[发明专利]一种基于下垂控制的航天器电源系统

说明书

本发明提供一种基于下垂控制的航天器电源系统，根据平台母线的输出电压的区间范围，也即负载所需的供电功率范围来决定不同能源——主动功率调节器、并网控制器、充电调节模块以及放电调节模块的对外部负载的供电优先级；同时，本发明所涉及的主动功率调节器、并网控制器、充电调节模块以及放电调节模块，均采用下垂法进行功率控制，且不同的功率调节器采用不同的下垂控制策略，与现有技术相比，本发明通过提出基于下垂控制的双母线航天器电源系统设计方法，解决了超大功率电源系统的功率控制方法难题，系统功率调节能力强，对各类负载的响应速度快，系统控制逻辑简单、可靠。

技术领域

本发明属于航天器电源技术领域，尤其涉及一种基于下垂控制的航天器电源系统。

背景技术

在航天器电源系统中，一般由太阳电池阵通过光电效应发电，在光照期为航天器提供能源，并为蓄电池组充电；蓄电池组则在非光照期为航天器提供能源；当航天器短期功率需求大于太阳电池阵发电功率时，蓄电池组也会作为后备电源参与联合供电。随着航天器功率需求的不断增加，超大功率电源系统成为未来大功率航天器能源系统的发展趋势。传统的太阳电池阵统一布阵，统一MEA方式将无法适应超大功率需求，需要采用更灵活、更高效的电源控制技术。

发明内容

为解决现有的航天器电源系统功率等级不足、扩展性较差的问题，本发明提供一种基于下垂控制的航天器电源系统，功率调节能力强，对各类负载的响应速度快。

一种基于下垂控制的航天器电源系统，用于为连接于平台母线和脉冲母线之间的负载提供供电功率，所述航天器电源系统包括主动功率调节器、并网控制器、充电调节模块以及放电调节模块，同时，所述负载所需的供电功率不同时，由主动功率调节器、并网控制器、充电调节模块或者放电调节模块以下垂控制的方式控制所述航天器电源系统输出的供电功率大小；

其中，当负载所需的供电功率为零时，平台母线电压为最高值V_H，此时，平台母线电压由主动功率调节器控制，当负载所需的供电功率逐渐增大，平台母线电压逐渐降低，主动功率调节器输出功率逐渐增大，当平台母线电压降低到设定值V₇时，主动功率调节器输出功率达到最大值；

当负载所需的供电功率继续增大，平台母线电压继续降低至设定值V₆时，平台母线电压由并网控制器控制，此时，并网控制器输出功率逐渐增大，主动功率调节器按最大功率模式进行输出，当平台母线电压继续降低至设定值V₅时，并网控制器输出功率达到最大值；

当负载所需的供电功率继续增大，平台母线电压继续降低至设定值V₄时，平台母线电压由充电调节模块控制，充电调节模块的输入功率逐渐减小，主动功率调节器和并网控制器按最大功率模式进行输出，当平台母线电压继续降低至设定值V₃时，充电调节模块的输入功率为零；

当负载所需的供电功率继续增大，平台母线电压继续降低至设定值V₂时，平台母线电压由放电调节模块控制，放电调节模块的输出功率逐渐增大，主动功率调节器和并网控制器按最大功率模式进行输出，当平台母线电压继续降低至设定值V₁时，放电调节模块的输出功率达到最大值；

当负载所需的供电功率逐渐减小，平台母线电压从设定值V₁逐渐增大时，平台母线电压由放电调节模块控制，放电调节模块的输出功率逐渐减小，主动功率调节器和并网控制器按最大功率模式进行输出，当平台母线电压增大到设定值V₂时，放电调节模块的输出功率为零；

当负载所需的供电功率继续减小，平台母线电压继续增大至设定值V₃时，平台母线电压由充电调节模块控制，充电调节模块的输入功率逐渐增大，主动功率调节器和并网控制器按最大功率模式进行输出，当平台母线电压增大到设定值V₄时，充电调节模块的输入功率达到最大值；