[发明专利]一种空间高可靠性MPPT不调节母线系统

说明书

一种空间高可靠性MPPT不调节母线系统，属于空间电源技术领域。本发明包括太阳电池阵、两路转换开关、Super Buck电路模块、电容阵模块、锂离子蓄电池组、负载模块、信号控制模块。其中Super Buck电路模块采用独立的MPPT控制方式，来确保太阳电池阵工作在最大功率点。在高可靠性的设计上增加了一组备用的Super Buck电路模块。在检测到任意一路常用的Super Buck电路模块发生失效的时候，可以将太阳电池阵通过两路转换开关从失效的Super Buck电路模块切换至备用Super Buck电路模块，将失效的Super Buck电路模块完全隔离，从而保证了太阳电池阵的正常输出。这种直流母线系统设计结构简单稳定，工程实现容易，能够在保证太阳阵高利用率的同时还能保证系统的高可靠性运行。

技术领域

本发明涉及一种空间高可靠性MPPT不调节母线系统，属于空间电源技术领域。

背景技术

在航天工业中，可靠性的工作开始于19世纪60年代，起源于型号工程，并随着型号工程的实践而发展。伴随着中国新一代航天事业的发展，航天产品的质量问题越来越受到重视，如何提高其可靠性是每个型号研制都需要考虑的重要问题。

空间电源系统作为航天系统的心脏，确保其安全、可靠地运行是必须的。在太空中，为了保持航天产品的长时间的运行，采用了太阳能发电。通过将太阳能转化为电能的方式为航天产品提供电能。为了提高太阳电池阵的能源利用率、减少了太阳阵面积和锂离子蓄电池的放电深度，在直流母线的功率调节设计上采用了最大功率跟踪方式(MPPT)。这种控制方式通过控制太阳阵的输出电压使其工作在最大功率点附近，使太阳阵在各种环境条件下及不同的寿命阶段都能输出最大功率。

目前，为了提高航天电源的直流母线系统的可靠性，通常采用一路太阳阵配备一路常用Super Buck电路模块和一路备用Super Buck电路模块。这提高了系统可靠性，但同时则增加了电源控制器的重量和体积。基于上述考虑设计了一组备用Super Buck电路模块和相应的逻辑控制来提高系统的可靠性。所提出的系统架构结构简单、控制系统稳定、易于工程实现，并且提高太阳电池阵的输出功率，减少太阳阵面积，减轻电源重量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间高可靠性MPPT不调节母线系统，采用了3选2的可靠性结构，结合MPPT控制方式综合利用率高和稳定性好的特点，有效的保证了航天直流母线的高可靠运行。

本发明的技术解决方案是：一种空间高可靠性MPPT不调节母线系统，包括太阳能电池阵、两路切换开关、Super Buck电路模块、电容阵模块、负载模块和信号控制模块；

太阳能电池阵，吸收太阳能产生系统所需的电能，一端与两路切换开关的静触头连接，另一端与电容阵模块、锂离子蓄电池组和负载模块连接，并通过Super Buck电路模块与电容阵模块、锂离子蓄电池组和负载模块的连接构成闭合回路；

Super Buck电路模块，包括MPPT控制电路；所述Super Buck电路模块的输入端连接两路切换开关的动触头，输出端与电容阵模块的一端连接，用于采集太阳能电池阵的电压和电流，通过MPPT控制电路的控制，使得太阳能电池阵在最大功率点进行输出，输出连接至输出正极；

电容阵模块，一端连接Super Buck电路模块的输出端，另一端连接太阳能电池阵，用于抑制直流母线的电压的扰动，减少直流母线电压的纹波；

负载模块，一端连接Super Buck电路模块的输出端，另一端连接太阳能电池阵，作为航天器上的用电设备；

信号控制模块，接收遥控信号和自检控制信号，对两路切换开关进行控制。