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Optimisation of the Energy Harvesting and Management Systems of the Nanosatellite OUFTI-2 and Design of its Electrical Power Supply

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Grosjean, François ULiège
Promoteur(s) : Vanderbemden, Philippe ULiège
Date de soutenance : 26-jui-2019/27-jui-2019 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/6790
Détails
Titre : Optimisation of the Energy Harvesting and Management Systems of the Nanosatellite OUFTI-2 and Design of its Electrical Power Supply
Titre traduit : [fr] Optimisation du système de gestion de l'énergie du nanosatellite OUFTI-2 et test de son alimentation électrique (EPS)
Auteur : Grosjean, François ULiège
Date de soutenance  : 26-jui-2019/27-jui-2019
Promoteur(s) : Vanderbemden, Philippe ULiège
Membre(s) du jury : Broun, Valery 
Redouté, Jean-Michel ULiège
Verly, Jacques ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 105
Mots-clés : [en] OUFTI-2
[en] CubeSat
[en] Power Budget
[en] Electrical Power Supply
[en] Semi-regulated Bus
[en] D-STAR
[en] Power Path
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie électrique & électronique
Public cible : Etudiants
Grand public
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master : ingénieur civil électricien, à finalité spécialisée en "electronic systems and devices"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] The aim of this thesis is to design a part of the Electrical Power Supply (EPS) board of the nanosatellite OUFTI-2. The parameters to be fixed are the solar panels’ configuration and management, the Battery Management System (BMS), and their connection to the DC-DC converters distributing the power to all sub-systems. The battery pack, the solar panels and the DC-DC converters are already chosen from previous works on the satellite. The limitations and requirements imposed by the choice of these components are analysed. The state of the art of Maximum Power Point Tracking (MPPT)technology as well as Battery Management Systems (BMS) of Lithium-Polymer (LiPo) are summarised and compared. From this knowledge, several relevant EPS designs combining different MPPT controllers and BMS configurations are discussed and tested as well as their power paths. The final design is chosen to be a semi-regulated bus architecture connecting two SPV1040 MPPT controllers in series and an MCP73213 linear BCR to the DC-DC converters. Finally, the power budget of the satellite’s consumption and harvested power based on the chosen design is discussed. This first analysis ensures a net power margin of 300mW in the worst case orbit scenario, for a standard mode operation.


Fichier(s)

Document(s)

File
Access THESIS_GROSJEAN_OUFTI2.pdf
Description: -
Taille: 20.39 MB
Format: Adobe PDF
File
Access OUFTI2_EPS_Summary.pdf
Description: Summary of the thesis in one page
Taille: 122.35 kB
Format: Adobe PDF

Annexe(s)

File
Access Power_Budget_OUFTI-2.xlsx
Description: -
Taille: 20.38 kB
Format: Microsoft Excel XML
File
Access plotCellsT.m
Description: Matlab script to plot several I-V curve of OUFTI-2's solar panel based on the temperature
Taille: 980 B
Format: Unknown
File
Access plotCellsG.m
Description: Matlab script to plot several I-V curves of OUFTI-2's solar panel based on the insolation
Taille: 961 B
Format: Unknown
File
Access Cell_UJT.m
Description: Matlab script to model a 28% efficiency solar cell from Spectrolab
Taille: 1.64 kB
Format: Unknown
File
Access plotCell.m
Description: Matlab script to plot the I-V curve of a solar panel of OUFTI-2 based on Temperature and Insolation
Taille: 838 B
Format: Unknown
File
Access OUFTI2_2.dae
Description: 3D model of OUFTI-2
Taille: 31.25 kB
Format: Unknown
File
Access OUFTI2_2.anc
Description: STK model
Taille: 1.74 kB
Format: Unknown
File
Access POSTER.pdf
Description: POSTER of my thesis for a presentation made during the SSSIF event in Malaga
Taille: 482.17 kB
Format: Adobe PDF
File
Access OUFTI2_BCR.pdf
Description: Schematic of the battery charger block of the PCB
Taille: 90.21 kB
Format: Adobe PDF
File
Access OUFTI2_SPV1040.pdf
Description: Schematic of the two SPV1040 blocks of the PCB
Taille: 84.62 kB
Format: Adobe PDF
File
Access PCB_LAYOUT.pdf
Description: Layout of the prototype PCB to test the SPV1040 MPPT controllers
Taille: 57.54 kB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Grosjean, François ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. électr., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Broun, Valery
  • Redouté, Jean-Michel ULiège Université de Liège - ULiège > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore) > Systèmes microélectroniques intégrés
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Verly, Jacques ULiège Université de Liège - ULiège > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore) > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore)
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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