Details zur Studienarbeit

Titel der Studienarbeit:

Erweiterung des Simulationsmodells zur Auslegung des MPPT-Reglers und Power-Budgets eines CubeSats

BetreuerIn:

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Voraussetzungen:

Geeignet für die folgenden Studiengänge:

	TEA
	TEU
	TEN
	TEK
	TLE
	TLS

Themenbeschreibung:

Hintergrund und Ziel der Studienarbeit:
Satelliten wie der ERWIN CubeSat bestehen aus einer Vielzahl von Subsystemen, welche mit elektrischer Energie versorgt werden müssen. Diese wird in der Regel von Solar Arrays generiert. Ein Electrical Power System (EPS) bereitet diese auf (Power Conditioning Unit), speichert diese in der Batterie zwischen und verteilt sie an alle Subsysteme (Powert Distribution Unit). Um den maximalen Wirkungsgrad zu erreichen, soll ein Maximum Power Point Tracker (MPPT) zum Einstellen des Arbeitspunktes der Solar Arrays verwendet werden. Dieser regelt durch Einstellen des Ladestroms der Batterie die Spannung an den Solarzellen.

Diese Arbeit baut auf mehrere vorhergehende Arbeiten auf. In diesen wurde eine Simulationsumgebung in Simulink als Fundament für kommende Analysen geschaffen. Diese reflektiert jedoch noch nicht die geplante elektrische Verschaltung der Solar Array Regelung sowie Variation der Umwelteinflüsse auf die Solar Arrays. Ziel ist daher die Weiterentwicklung dieses Modells.

Die Arbeit kann sowohl als große Studienarbeit als auch als kleine Studienarbeit bearbeitet werden. Betreuer ist Brendan Berg (brendan.berg@seesat.eu).


Aufgaben:
•	Einarbeitung in das EPS des ERWIN-CubeSats und das bestehende Simulink-Modell
•	Angleichen der Stellgrößeneinstellung des MPPT im Simulink-Modell an geplanten Hardware-Entwurf oder Erarbeitung eines alternativen umsetzbaren Regelungsentwurfs
•	Erweiterung der Simulation mit weiteren Einflussfaktoren wie z.B. Temperatur, Orbit-Eklipsen, Ausrichtungsverluste, Batterie-SoC, variable Lasten
•	Erweiterung der Simulation zur Darstellung realer Störfaktoren wie z.B. Messrauschen, Totzeit
•	Austausch mit Teammitgliedern beim EPS sowie dem ERWIN Projekt allgemein

Literatur bzw. Ressourcen:
•	Interne Dokumentation, insbesondere vorhergehende Studienarbeiten
•	Datenblätter zu verwendeten Komponenten
•	Veröffentlichungen anderer Kleinsatellitenprojekte
•	Diverse ECSS-Standards
•	The CubeSat Program (2022). CubeSat Design Specification (Revision 14.1). Cal Poly