[发明专利]一种低轨道高压太阳电池阵电流收集测试系统及方法

说明书

本发明提供了一种低轨道高压太阳电池阵电流收集测试系统及方法，能够对低轨道等离子体环境下高压太阳电池阵的电流收集特性进行研究，并且系统结构简单，方法易于实现。本发明的一种低轨道高压太阳电池阵电流收集效应的试验系统，通过地面模拟试验对低轨道等离子体环境下高压太阳电池阵的电流收集特性进行研究，可评价高压太阳电池阵在轨适用性，并可为进一步开展航天器充电电位分析提供数据基础。

技术领域

本发明属于空间充放电效应电流收集效应试验技术领域，涉及一种低轨道高压太阳电池阵电流收集测试系统及方法。

背景技术

随着航天器技术的发展，航天器上使用大功率太阳电池阵系统已经成为趋势，为降低能量传输损耗并减小电缆重量，其太阳阵通常采用高工作电压来实现电源系统的功率提高。例如，我国的空间站采用了100V的母线工作电压。运行于低轨道的高压太阳阵裸露互联等的空间站，会收集空间冷稠等离子体中的电子电流，导致航天器电源系统功率损耗和结构电位下降。国外研究表明由电流收集导致的功率损耗能达到电池总功率的百分之几，而结构电位下降可导致太阳电池、热控材料的击穿以及威胁宇航员的出舱活动等。目前，对于低轨道高压太阳电池阵电流收集测试系统与方法尚未见有报道。因此，建立一种低轨道高压太阳电池阵电流收集效应的试验系统及方法具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低轨道高压太阳电池阵电流收集测试系统及方法，能够对低轨道等离子体环境下高压太阳电池阵的电流收集特性进行研究，并且系统结构简单，方法易于实现。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

本发明的一种低轨道高压太阳电池阵电流收集测试系统，包括真空室、ECR等离子体源、真空抽气系统、高压太阳电池阵样品台、Langmuir探针、稳压电源以及微电流计；

其中，真空抽气系统用于对真空室进行抽气；

ECR等离子体源用于为真空室提供等离子体环境；

Langmuir探针用于对等离子体环境参数进行探测；

高压太阳电池样品台置于真空室中，用于放置高压太阳电池阵样品；

稳压电源用于为太阳电池阵样品供电；

微电流计对高压太阳电池的收集电流进行测量。

其中，所述等离子体环境参数满足密度为10¹⁰～10¹²/m³，能量为3～5eV。

其中，还包括电压表，电压表用于对太阳电池阵样品的电压进行测量。

一种低轨道高压太阳电池阵电流收集测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将太阳电池阵样品与稳压电源以及微电流计进行线路连接；

步骤2，将连接完毕的太阳电池阵样品放置在真空室位于ECR等离子体源出口下游的中央位置；

打开稳压电源，向电池供电，使得电池电压从0开始不断升高，并每隔一个电压跨度，通过微电流计对太阳电池阵样品的工作电流进行测量，获得无等离子体环境下的太阳电池阵样品的工作电流-电压曲线；

步骤3，打开真空抽气系统，对真空室抽真空；

打开ECR等离子体源，利用Langmuir探针对真空室内的等离子体参数进行测量；

步骤4，打开稳压电源，向电池供电，使得电池电压从0开始不断升高，并每隔一个电压跨度，通过微电流计对太阳电池阵样品的工作电流进行测量，获得等离子体环境下的太阳电池阵样品工作电流-电压曲线；