[发明专利]一种LEO卫星电源的控制拓扑电路

说明书

本发明公开了一种LEO卫星电源的控制拓扑电路，属于空间电源技术领域，应用于中低轨星座电源、SAR载荷卫星电源及商业航天卫星电源中。其特征在于，包括：用于对太阳电池阵功率调节转换，实现太阳电池阵能量对母线直接传递的S3R分流电路；针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，使控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能的逐级驱动电路；对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，在不调节母线时仍然可以控制蓄电池充电电流及充电终压要求的环路控制电路。通过采用上述技术方案，本发明具有电路简单、器件少、可靠性高、高稳健性及低成本特点。

技术领域

本发明属于空间电源技术领域，尤其涉及一种LEO卫星电源的控制拓扑电路。应用于中低轨星座电源、SAR载荷卫星电源及商业航天卫星电源中。

背景技术

目前，国内外卫星电源系统普遍采用高效率太阳电池阵作为发电单元，蓄电池组作为储能单元，通过电源控制器(PCU)对发电单元、储能单元及卫星载荷功率需求的功率调节，使母线电压稳定在一定范围，满足卫星载荷的可靠用电需求。卫星在光照期控制器通过调节控制，将太阳电池能量优先供给负载，其次多余能量给蓄电池充电，如还有富余能量对其进行分流，光照期能量不足以满足负载需求，则太阳能电池能量和蓄电池放电能量进行联合为卫星载荷供电；卫星在地隐期由于没有太阳光照，负载所需能量由蓄电池经电源控制器供给。控制器的拓扑形式通常有全调节拓扑，半调节拓扑及不调节拓扑。全调节拓扑由于采用了针对蓄电池的放电调节器和充电调节器，因此在重量、体积和复杂度、成本方面都非常高，适合专用、恒压母线的大功率需求；半调节母线具有光照期稳定母线的特性，但是复杂度和成本方面仍较高，全调节和半调节控制器都不具备低成本，批量快速生产，快速组装及快速交付的特点。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种LEO卫星电源的控制拓扑电路。克服传统卫星电源控制器调试复杂、器件多、生产周期长的缺点，进而满足卫星星座或商业航天卫星要求电源控制器具有高可靠、免调试，快速组装、快速生产、批量交付及发射的需求。

本发明所采用的具体技术方案为：

本专利的发明目的是提供一种LEO卫星电源的控制拓扑电路，包括：

用于对太阳电池阵功率调节转换，使现太阳电池阵能量对母线直接传递的S3R分流电路；所述S3R分流电路由M个相同结构的基本电路组成，每个基本电路由MOS管，熔断器及母线隔离二极管组成；M为大于1的自然数；

针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，使控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能的逐级驱动电路；所述逐级驱动电路包括M个比较器；

对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，在不调节母线时仍然可以控制蓄电池充电电流及充电终压要求的环路控制电路；所述环路控制电路包括母线电压采样模块、充放电电流采样模块、电压环路积分器、电流环路积分器；其中：

所述MOS管的D极通过二极管与母线连接；所述MOS管的S极通过熔断器接地；所述MOS管的G极与比较器的输出端子电连接；所述电压环路积分器的正极输入端子与母线连接，所述电压环路积分器的输出端子通过二极管与每个比较器的正极端子电连接，所述电流环路积分器的正极与蓄电池组的负极电连接，所述电流环路积分器的输出端子通过二极管分别与每个比较器的正极端子电连接。

进一步，所述M＝3。

本发明的优点及积极效果为：

通过采用上述技术方案，本发明具有如下的技术效果：

1、本发明中的电源控制拓扑容易实现模块化设计；

2、本发明中的电源控制器拓扑具有对电池充电的恒流电流和终止电压多档位控制；

3、本发明可将MOS管串联设计，可以一个MOS管短路仍然不会使太阳电池永久分流；