[发明专利]一种卫星帆板电源阵列模拟器及其电压嵌位方法

说明书

本发明公开了一种卫星帆板电源阵列模拟器及其电压嵌位方法，属于程控电源领域，采用高速宽范围的电压嵌位控制电路，由运放和三极管组成多级放大电路，调节电流环的误差信号，可实现快速宽范围的输出电压嵌位控制；嵌位电压和电压参考信号进行比较和误差放大，完成电压闭环控制，通过编程控制电压参考信号改变输出电压，实现嵌位电压的可编程控制。

技术领域

本发明属于程控电源领域，具体涉及一种卫星帆板电源阵列模拟器及其电压嵌位方法。

背景技术

在航天领域，大多数的卫星电源都是使用太阳能电池的卫星帆板电源阵列作为其动力核心，其性能直接影响到卫星系统的性能和工作寿命，对系统正常运行和使用有重大的影响。卫星帆板电源阵列的输出状态影响着卫星系统其它部件的工作，与此同时后续部件的工作状态和控制策略也影响卫星帆板电源阵列的输出。在卫星电源系统地面研发与测试阶段，采用模拟光源的方式，利用实际的卫星帆板电源阵列进行模拟供电测试时，由于卫星帆板电源阵列的IV输出特性受环境温度、日照条件等因素的影响较大，特别是在太空工作条件恶劣且复杂，温度范围大，日照条件变化迅速，且还处于高能粒子辐射下，使用人造光源，控制策略复杂、控制精度低，难以实现卫星帆板电源阵列输出IV曲线的精确模拟，无法采用实际的卫星帆板电源阵列来再现其在空间轨道时的工作状态，因此需要使用卫星帆板电源阵列模拟器来模拟卫星帆板电源阵列在空间的工作状况。

卫星帆板电源阵列模拟器是航天测试系统中必不可少的设备，用于模拟卫星帆板电源阵列输出特征的直流电源，从根本上说是一个程控压控电流源，可模拟各种不同环境条件下的卫星帆板电源阵列输出的快速变化的IV曲线，在卫星地面测试阶段可替代实际卫星帆板电源阵列，为卫星或卫星测试系统等设备提供帆板电池电源的模拟供电，具有不受时空限制、运行方式灵活等优点，在航天测试系统中获得越来越广泛的应用。

为了满足快速曲线变化和快速负载调节控制的要求，卫星帆板电源阵列模拟器应具有高速宽范围可编程压控电流特征，传统的程控直流电源无法实现快速的IV曲线输出，需要采用快速、宽范围、可编程的电压嵌位方法，实现卫星帆板电源阵列输出特性曲线的精确模拟。

发明内容

为了获得高速宽范围可编程压控电流特征，满足卫星帆板电源阵列模拟器高精度快速曲线模拟输出功能，本发明采用一种卫星帆板电源阵列模拟器及其电压嵌位方法，采用编程控制方式，可实现快速宽范围精确可调节的电压嵌位控制，有效减小负载快速切换状态下的输出电压过冲，并显著提高卫星帆板电源阵列模拟器的电流动态控制性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种卫星帆板电源阵列模拟器，包括模拟控制单元和数字处理单元；

模拟控制单元，被配置为用于完成信号的采集和功率输出控制；包括电压嵌位电路、功率串联调整管、总电流限制电路、电流控制电路、输出电流检测电路、电压控制电路、输出电压检测电路以及控制运放电路；

电压嵌位电路，被配置为用于将编程控制电压参考信号CV_Prog放大，并将其与卫星帆板电源阵列模拟器的输出电压AG进行比较和误差放大，完成电压闭环控制，实现嵌位电压控制；

功率串联调整管，被配置为用于完成输出电压/电流的功率调整；包括多个功率MOSFET，采用均流方式将输出电流并联均分输出；

总电流限制电路，被配置为用于控制每个功率MOSFET的最大工作电流；

输出电流检测电路，被配置为用于将通过电阻R1将输出电流转化为的电压信号，进行差分放大，输出电流检测信号；

电流控制电路，被配置为用于将电流检测信号与编程控制电流参考信号CC_Prog进行误差放大，进而控制电流输出，实现恒流控制；

输出电压检测电路，被配置为用于将输出电压进行差分放大，输出电压检测信号VMON；