Temperature impact analysis on satellite solar panels and PMSM tracking mechanisms in space environments
Uzay ortamlarında uydu güneş panelleri ve PMSM takip mekanizmalarında sıcaklık etkisinin analizi
- Tez No: 987398
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABBAS UĞURENVER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Motor, solar panel, Simulink, satellite, temperature, Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), Negative id Current Effect, Iq-Id, current
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Aydın Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Uydu Güç Sistemlerinin Performansı ve Verimliliği, özellikle -80 °C ila 100 °C arasında değişen sıcaklıklar ile 500 ila 1367 W/m² arasında farklılık gösteren radyasyon seviyelerine sahip Alçak Dünya Yörüngesi'nde (LEO) karşılaşılan zorlu uzay koşullarından önemli ölçüde etkilenmektedir. Uydular genellikle iletişim ya da bilimsel gözlem gibi göreve özel ihtiyaçlara göre tasarlanmış güneş panelleriyle enerji üretimine dayanır. Bu paneller fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltarak ekonomik ve sürdürülebilir bir çalışma sağlar. Bu çalışmada, güneş radyasyonunu sürekli takip edebilmek ve enerji yakalamayı optimize etmek amacıyla panel açısını ayarlayan Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motor (PMSM) ile entegre edilmiş bir güneş paneli sistemi tasarlanmıştır. Sistem, hem güneş panelleri hem de PMSM üzerindeki sıcaklık değişimlerinin etkisini simüle etmek amacıyla MATLAB Simulink kullanılarak modellenmiştir. Düşük sıcaklıklarda panel verimliliği artarken, yüksek sıcaklıklarda motor verimliliği düşme eğilimindedir. Yapılan analizlerde, güneş panellerinin en iyi performansı 35 ila -45 derece arasında gösterdiği bulunmuştur. Güneş, yörüngedeki uydular için en güvenilir enerji kaynağı olmaya devam etmektedir. Tarihsel olarak, uzay araçlarının kapasite geliştirmeleri güneş paneli teknolojilerinde ilerlemeyi tetiklemiştir. Uzayda yaygın olarak kullanılan güneş hücreleri arasında silikon tabanlı hücreler ve verimlilikleri %34'e kadar ulaşan galyum arsenit gibi çok katmanlı hücre türleri yer alır. Modern uydu sistemleri, maksimum güneş maruziyeti için panelleri döndürmek üzere sensörler ve motorlar içerir. CIGS ve organik fotovoltaikler gibi gelişmiş, esnek ve ince film hücreler, ağırlık ve uyarlanabilirlik açısından ek avantajlar sunar.
Özet (Çeviri)
The performance and efficiency of satellite power systems are significantly affected by harsh environmental conditions encountered in space, particularly in low-Earth orbit (LEO), where temperature ranges from −80 °C to 100 °C and radiation levels vary between 500 and 1367 W/m². Satellites typically rely on solar panels for energy generation, designed according to mission-specific requirements such as communication or scientific observation. These panels reduce dependence on fossil fuels, ensuring economic and sustainable operation. In this study, a solar panel system is integrated with a Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) that adjusts the angle of the panels to track solar radiation continuously, optimizing energy capture. The system is modeled using MATLAB Simulink to simulate the impact of temperature variations on both the solar panels and the PMSM. While panel efficiency increases at lower temperatures, motor efficiency tends to decline at higher temperatures and vice versa, as for the solar panels, the performance increase with low temperature and it's found that the pest best performance is between 35 to -45 degrees calescent. The sun remains the most reliable energy source for orbiting satellites. Historically, the development of spacecraft capabilities has driven advances in solar array technologies. Commonly used solar cells in space include silicon-based cells and multi-junction types like gallium arsenide, with efficiencies reaching up to 34%. Modern satellite systems incorporate sensors and motors to rotate panels for maximum sun exposure. Advanced flexible and thin-film cells, such as CIGS and organic photovoltaics, offer further benefits in terms of weight and adaptability. This research specifically employs the ZTJ solar cell, a NASA-recommended model known for its 29% efficiency and resilience to extreme space environments. This research present and explain each part of the power system in the spacecraft as well as it's types and uses, its components, recommended materials and explain the different orbital conditions and is effects on the spacecraft.
Benzer Tezler
- Investigation of the orbital thermal behavior of small satellites in low earth orbit
Alçak yörüngede hareket eden küçük uyduların yörünge boyunca ısıl davranışının incelenmesi
GÖNÜL ÇİÇEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSİN SAYAR
- Investigation of the energy efficiency factors for photovoltaic systems in concentrated solar power plants
Güneş enerji santrallerinde fotovoltaik sistemler için enerji verimlilik faktörlerinin incelenmesi
EKHLAS ISSA AZA KHAN AZA KHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ALÇI
- Yenilenebilir enerji kadastrosu: Altınşehir Mahallesi güneş kadastrosu örneği
Renewable energy cadastre: Altınşehir Neighborhood solar cadastre example
BAKİ ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA METİN ALKAN
- The impact of climate change on NH3 and NMVOCs and their contribution to secondary particle formation
İklim değişikliğinin NH3 ve metan olmayan UOBler üzerindeki etkisi ile bunların ikincil partikül oluşumuna katkısı
EZGİ AKYÜZ
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER ÜNAL
DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- DSSAT bitki simülasyon modeli ve uzaktan algılama verilerinden elde edilen indisler kullanılarak buğday verim tahmini: İslahiye ve Nurdağı örneği
Wheat yield estimation using DSSAT crop simulation model and indices obtained from remote sensing: Islahiye and Nurdagi case
ÖMER VANLI
Doktora
Türkçe
2019
Ziraatİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ