太阳电池阵光照设备制造技术

一种用于模拟空间光照环境的太阳电池阵光照设备，其特点是包括：①采用高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的优质掺杂石英管制备的管状连续氙灯作光源，多根管状连续氙灯排列成灯阵；②采用交流三相平衡的直接整流滤波、大功率半导体器件斩波和脉冲宽度调制的电源模块给所述的管状连续氙灯供电。本实用新型专利技术可以实现高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的大面积、高照度、均匀照明，具有高稳定性、高可靠性和高安全性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光源，特别是一种用于模拟空间光照环境的太阳电池阵光照设 备。该设备主要用于模拟空间光照环境以检测卫星及其它航天航空器件、设备装载 的大面积太阳电池阵各充电阵输出功率的正确性，以及各子阵之间连接的匹配性和 负载工作输出的正确性等，是航天技术中重要的地面检测手段之一，也可用于检验 诸如普通太阳电池阵发电效率等民用领域。
技术介绍
太阳辐照条件模拟技术是研究模拟太阳光辐照特性的一门技术，其中包括不同 大气质量条件下的太阳光谱特性、太阳总辐照度、太阳光准直角、辐照不均匀度和 辐照不稳定度等。国内外已有的太阳电池阵光照设备，其光源多采用短弧氙灯、碘 钨灯等光源来模拟不同的太阳辐照条件，但通常存在结构复杂、成本高或色温偏低 等问题，而且，对于大面积辐照来说，在某种程度上这些光源的辐射效率、太阳常 数都会受到一定的限制，不能满足测试要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足，解决以下几个问题1、 用优质掺杂石英管制备的管状连续氙灯作为光源，模拟外太空太阳辐射条件;2、 以多灯排列成灯的列阵，形成大面积、高照度、均匀照明条件；3、 釆用无变压器、三相直接整流和脉宽调制方式构成的轻便型大功率高稳定驱 动电源。4、 最后，提供一种太阳电池阵光照设备。该设备可以实现高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的大面积、高照度、均匀照明，具有高稳定性、高 可靠性和高安全性。本技术技术解决方案如下 一种太阳电池阵光照设备，其特点是包括.-① 充分考虑、对比了管型尺寸、充气压、电极面型等对氙灯辐射效率、照明功 率等的影响，选用了照明效果较好的粗短型灯管制备的连续氙灯。采用高负载强度、 高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的优质掺杂石英管制备的管状连续氙灯作光 源，多根管状连续氙灯排列成灯阵；② 采用交流三相平衡的直接整流滤波、大功率半导体器件斩波和脉冲宽度调制 的电源模块给所述的管状连续氙灯供电。所述的管状连续氙灯是采用优质掺杂石英管制备的，阴极选用储备型耐高温材 料做成梭镖形尖头，阳极以耐熔材料加工成带热隔离沟的形状。所述的灯阵是由灯车组成的，该灯车的构成是在垂直于底盘的立柱上挂设一灯具框架，在该灯具框架中排列多个灯具，每一个灯具内安设一根所述的管状连续 氙灯，在所述的底盘上放置所述的电源模块，该电源模块与位于该灯车上的每一根 管状连续氙灯实现电连接。所述的灯车的灯具框架自上而下排成两列各N个灯具，其中N为大于或等于2的正整数，称为第一类灯车。所述的灯车的灯具框架自上而下排成一列共N + 1个灯具，其中N为大于或等于 2的正整数，称为第二类灯车。所述的立柱上设有多个钩座，所述的灯具框架挂在不同的钩座上，以改变灯具 框架在垂直方向的位置。所述的灯具在灯具框架内有调节丝杆，以调节灯具的俯仰角和水平转动角度。所述的灯车底盘配有滚轮和支撑脚。所述的电源模块是由多个下列电路构成的三相直接桥式整流电路输出直流的高压端和低压端分别接第一滤波电容的高压 端和低压端，第一滤波电容的低压端接绝缘栅双晶体管的集电极，该绝缘栅双晶体 管的发射极经第二滤波电容的低压端接所述的管状连续氙灯的一端，第一滤波电容 的高压端经第二滤波电容的高压端、串联触发电路后接所述的管状连续氙灯的另一 端， 一霍尔元件套在所述的第二滤波电容和所述的串联触发电路之间的连线上，该霍尔元件的输出端连接振荡器脉宽控制电路的输入端，该振荡器脉宽控制电路的第 二输出端接驱动电路的第二输入端，该振荡器脉宽控制电路的第一输出端经控制电 路接所述的驱动电路的第一输入端，该驱动电路的输出端接所述的绝缘栅双晶体管 的基极。经试用表明，本技术的技术效果如下1、 以优质渗杂石英管制备的高功率管状连续氙灯取代短弧氙灯、碘钨灯等光源 作为太阳模拟光源，该光源具有高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温 度。2、 釆用灯列阵和经计算模拟的互补照明，在数十平方米面积受照面上，照明不均匀度在l(W左右。3、 使用处于正阻区氙灯及无变压器三相直接整流后加脉宽调制再滤波快速调整的方法，使万瓦级氙灯输出不稳定度达到±1%。总之，本技术可以实现高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温 度的大面积、高照度、均勻照明，具有高稳定性、高可靠性和高安全性附图说明图1是本技术连续氙灯的外形图图2是本技术电源工作原理图 图3是本技术实施例第一类灯车正视图 图4是本技术实施例第二类灯车正视图 图5是图3、图4灯车侧视图图6是本技术太阳电池阵光照设备实施例的灯列阵排布示意图具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术作进一步的说明。但不应以此限制本实用 新型的保护范围。先请参见图1,图1是本技术连续氙灯的外形图，氙灯灯管3采用优质掺 杂石英玻璃管，阴极l选用储备型耐高温材料做成，阳极2以耐熔材料加工成带热隔离沟的形状以改善其髙温辐射自冷却性能并降低传导部分的工作温度。氙灯外还 可加设辅助电极(金属丝)以帮助启动。 氙灯工作时釆用强迫风冷的冷却方式。通常，长弧氙灯都以交流巿电为电源，优点是电源简单，供电功率高，但其交 流紋波大，发光不稳定，而用直流工作时往往由于工作电压低而需要笨重的功率转 换装置，工作效率较低。本技术根据三相供电且要求平衡的条件，使用三相直 接整流滤波后以绝缘栅双晶体管(IGBT)等现代大功率半导体器件对其进行斩波并 通过PWM方式进行调节。本技术电源工作原理图如图2所示，电路的构成三相直接桥式整流电路4输出直流的高压端和低压端分别接第一滤波电容5的 高压端和低压端，第一滤波电容5的低压端接绝缘栅双晶体管6的集电极，该绝缘 栅双晶体管6的发射极经第二滤波电容7的低压端接所述的管状连续氙灯10的一 端，第一滤波电容5的高压端经第二滤波电容7的高压端、串联触发电路9后接所 述的管状连续氙灯10的另 一端， 一霍尔元件8套在所述的第二滤波电容7和所述的 串联触发电路9之间的连线上，该霍尔元件8的输出端连接振荡器脉宽控制电路11 的输入端，该振荡器脉宽控制电路11的第二输出端接驱动电路13的第二输入端， 该振荡器脉宽控制电路11的第一输出端经控制电路12接驱动电路13的第一输入 端，该驱动电路13的输出端接所述的绝缘栅双晶体管6的基极。霍尔元件8对电流进行采样检测，采样所得电流信号进入到振荡器脉宽控制电 路11。为了组合与分解方便，电源设计采用模块方式，每个电源模块20由一定数 量的上述电路构成，以驱动相应数量的管状连续氬灯10。所述电源模块20具有以下优点1) 功率损耗小，约在10%以下；2) 可以进行精密调节和实现稳流目的，斩波器工作于20 - 35HZ,调整迅速， 便于精密控制，特别适合于实现稳定的功率输出；3) 减小了电源的重量和体积，移动方便。本技术太阳电池阵光照设备实施例的灯阵是由灯车组成的，参见图3、图4和图5，图3是本技术实施例第一类灯车正视图，图4是本技术实施例第 二类灯车正视图，图5是图3、图4灯车的侧视图。该灯车的构成是在垂直于底 盘18的立柱17上挂设一灯具框架14，在该灯具框架14中排列多个灯具15,每一 个灯具15内安设一根管状连续氙灯10,在所述的底盘18上放置所述的电源模块20, 该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟空间光照环境的太阳电池阵光照设备，其特征在于包括：①采用高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的优质掺杂石英管制备的管状连续氙灯（１０）作光源，多根管状连续氙灯（１０）排列成灯阵；②采用交流三相平衡的直接 整流滤波、大功率半导体器件斩波和脉冲宽度调制的电源模块（２０）为所述的管状连续氙灯（１０）供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林文正，刘建军，吴睿骅，邵若燕，蒋宝财，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]