[发明专利]一种航天器间双向双模式并网系统

说明书

一种航天器间双向双模式并网系统，包括：双向并网方向控制模块、功率模块、指令互斥和时序控制模块；指令互斥和时序控制模块：接收外部输入的并网方向指令，判断输入的与并网系统当前的并网方向是否一致，若并网方向不一致，则将外部输入的并网方向指令发送给双向并网方向控制模块；双向并网方向控制模块：接收指令互斥和时序控制模块发送的并网方向指令，根据并网方向指令通过继电器控制并网系统的并网方向；功率模块：用于控制并网系统的并网模式。本发明能够实现两个航天器之间双方向的并网供电和恒压、恒流的同时控制，并可实现在两工作模式下平滑切换，满足全负载范围和全并网工况的需求，大大提升母线电压的品质和并网功能的灵活性。

技术领域

本发明涉及一种航天器间双向双模式并网系统，属于航天器并网供电技术领域。

背景技术

当多个航天器交互对接进入组合体状态后，由于飞行轨道和角度的变化，多个航天器之间会出现帆板互相遮挡的情况。当某一航天器的帆板被遮挡，不足以满足自身负载的功率需求时，需要其他航天器通过并网系统为其提供电能；反之，当其他航天器的帆板被遮挡时，亦需要该航天器通过并网系统为其他航天器提供电能(将提供并网功率的航天器称为并网供给方，将功率接受方称为并网接收方)。我国在空间实验室采用的是恒压源单向并网的方式，首先单向并网方式使能使得能源由确定的航天器供给方供给能源接收方，不能满足航天器组合体飞行姿态不断变化而更改并网方向的需求。此外，这种并网方式会导致两个电压源之间不断竞争，无法满足负载功率需求的实时变化，导致系统稳定性不足，灵活性不强，无法满足航天器构建组合体后在轨的全面需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种航天器间双向双模式并网系统，使得并网系统具有恒压并网和恒流并网的双控制模式，两模式可自动平滑切换。此外，可通过功率通路的控制实现并网方向的更改，具备并网方向互斥控制和时序控制，大大提升航天器并网系统的灵活性、可靠性和安全性，为构建大型航天器组合体和满足组合体在轨运行的全面需求提供坚实的技术基础，具有深远的应用前景和社会意义。

本发明的技术方案是：

一种航天器间双向双模式并网系统，两待并网航天器之间通过并网系统连接，包括：双向并网方向控制模块、功率模块、指令互斥和时序控制模块；

指令互斥和时序控制模块：接收外部输入的并网方向指令，判断输入的与并网系统当前的并网方向是否一致，若并网方向不一致，则将所述外部输入的并网方向指令发送给双向并网方向控制模块；

双向并网方向控制模块：接收指令互斥和时序控制模块发送的并网方向指令，根据所述并网方向指令通过继电器控制并网系统的并网方向；

功率模块：用于控制并网系统的并网模式，所述并网模式包括：恒定电流并网模式和恒定电压并网模式。

所述功率模块包括：输入滤波器、主功率拓扑、隔离电路、驱动电路、控制模块；

输入滤波器、主功率拓扑、隔离电路依次串联，串联电路的两端分别与两个待并网航天器的一次母线相连；控制模块、驱动电路、主功率拓扑依次相连，控制模块连接隔离电路的输出端；

输入滤波器：对主功率拓扑的输入的电压电流进行滤波处理；

主功率拓扑：包括功率开关器件和变压器，通过开关控制实现输出电压和输出电流的隔离变换；

隔离电路：当多个功率模块并联使用时，使每个功率模块之间的输出电压相互隔离；

控制模块：恒定电流并网模式时，根据外部输入的目标电流控制值，通过调制解调控制器控制隔离电路的输出电流；恒定电压并网模式时，根据外部输入的目标电压控制值，通过调制解调控制器控制隔离电路的输出电压；输出控制信号给驱动电路；

驱动电路：用于将控制模块输出的控制信号进行隔离处理，根据所述控制信号控制主功率拓扑的功率开关器件。