[发明专利]一种空间太阳电池阵及其混联方法

说明书

本发明公开了一种空间太阳电池阵及其混联方法，该方法包含：获取单个电路的电压余量ΔU和电流余量ΔI；根据在轨输出电压U₀和输出电流I₀的要求，得到单个混联电池串的工作电压U和工作电流I：U＝U₀+U_D，I＝I₀/N_p，其中，U_D为隔离二极管组件和线路的压降，N_p为单个电路内混联电池串的数目；计算单个太阳电池片的工作电压U_c：U_c＝U/N_c，其中，N_c为单个电池串内总的太阳电池片数量；一个混联组最优太阳电池片数量为：X＝[ΔU/U_c]，混联电池串内的最优电池串数量为：Y＝[ΔI/I]。其优点是：通过采用最小冗余法进行混联串联和并联分组，平衡了混联技术的优点和隐患，可整体提高整个太阳电池阵的可靠性。

技术领域

本发明涉及航天器太阳电池阵技术领域，具体涉及一种空间太阳电池阵及其混联方法。

背景技术

空间太阳电池阵通常作为航天器能源系统的重要组成部分，其可靠性对飞行任务的直接成败起到至关重要的作用。空间太阳电池阵的主要失效模式为开路和短路，经过多年研究和应用发展，针对开路故障，目前提高太阳电池阵的可靠性主要依赖包括功率冗余、连接冗余、器件冗余和并联旁路二极管等方法；针对短路故障，目前主要依赖保证基板绝缘性、防等离子体放电、串接隔离二极管等方法。尽管采用多种技术手段，在轨飞行产品仍然存在由于焊点失效、电池裂片开路等引起的电池串失效问题，从而导致太阳电池阵功率显著下降的情况，目前电池串失效引起太阳电池阵功率显著下降的问题仍需进一步解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间太阳电池阵及其混联方法，该方法通过采用最小冗余法进行混联串联和并联分组，平衡混联技术的优点和隐患；通过本发明的空间太阳电池阵混联技术，可整体提高整个太阳电池阵的可靠性，避免局部开路或短路引起太阳电池阵大面积失效的灾难，适合空间航天器高可靠发电应用，同时也降低了工艺操作难度和器件使用量。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种空间太阳电池阵的混联方法，包含：

获取单个电路的电压余量ΔU和电流余量ΔI，所述单个电路包含若干个并联的混联电池串，各个混联电池串包含若干个并联的电池串，各个电池串内包含若干个混联组，每个混联组包含若干个太阳电池片，各个混联电池串的正输出端通过隔离二极管组件与电连接器连接，各个所述混联电池串的负输出端与电连接器连接，以在所述电连接器处汇集功率；

根据在轨输出电压U₀和输出电流I₀的要求，得到单个混联电池串的工作电压U和工作电流I：U＝U₀+U_D，I＝I₀/N_p，其中，U_D为隔离二极管组件和线路的压降，N_p为单个电路内混联电池串的数目；

计算单个太阳电池片的工作电压U_c：U_c＝U/N_c，其中，N_c为单个电池串内总的太阳电池片数量；

一个混联组最优太阳电池片数量为：X＝[ΔU/U_c]，混联电池串内的最优电池串数量为：Y＝[ΔI/I]。

可选的，根据计算的一个混联组最优太阳电池片数量X对混联电池串进行混联，当余下的太阳电池片数目不够一个混联组所需的数目时，以余下的太阳电池片为一个混联组，余下的太阳电池片不与其他电池串的太阳电池片并联。

可选的，一种空间太阳电池阵，包含：