[发明专利]一种低纹波深空探测器电源系统

说明书

本发明涉及一种低纹波深空探测器电源系统，特别适用于采用电推进的深空探测器。本发明提出的低纹波深空探测器电源系统包括低纹波电源处理单元、低纹波电源变换器以及中央处理器。低纹波电源处理单元采用两级式结构，前级直流电源变换器采用纹波对消控制方式，后级屏栅加速电源采用分时依次启动控制方式，用以满足高压母线的低纹波要求。低纹波电源变换器采用原边侧串联副边侧并联的拓扑结构用以满足低压母线的低纹波要求。由低纹波高压母线和低纹波低压母线构成低纹波深空探测器电源系统。

技术领域

本发明提出一种低纹波深空探测器电源系统，属于航天器电源技术领域，特别适用于采用电推进的深空探测器。

背景技术

对于常规地球轨道航天器，负载功率基本稳定，常用的电源系统设计就可以应对负载扰动带来的纹波问题。

但是对于深空探测航天器，受到运载火箭能力以及航天器尺寸的限制，需要采用电推进方式支持远距离的探测任务。而电推进系统中屏栅电源和加速电源间会不定期发生短路，导致电源处理单元输入端的浪涌电流和电压波动很大，这不仅会影响电源处理单元的工作效率，还会影响太阳电池阵的输出功率，严重时会导致电推进系统甚至重要平台系统关机，从而影响整个探测任务。所以在采用电推进的深空探测器中，常规的电源系统设计无法满足低纹波的设计需求。因此，如何实现母线的低纹波是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种低纹波深空探测器电源系统，用以满足母线的低纹波要求。

本发明解决技术问题的方案是：一种低纹波深空探测器电源系统，包括低纹波电源处理单元、低纹波电源变换器以及中央处理器，该电源系统低纹波电源处理单元输入端通过功率开关连接太阳电池阵功率母线正端，低纹波电源处理单元输出端与推力器连接，由此构成高压母线供电线路；低纹波电源变换器输入端连接太阳电池阵功率母线正端，低纹波电源变换器输出端连接蓄电池组和平台负载，由此构成低压母线供电线路；中央处理器，采集电源系统中测试点的电压或者电流信息，根据电压或者电流信息判断电源系统的工作状态，依据电源系统的工作状态，按照预设的时序，对低纹波电源处理单元、低纹波电源变换器进行控制。

优选地，低纹波电源处理单元内部包括M对直流电源变换器和N条屏栅加速电源支路，M,N≥1；

其中，每个屏栅加速电源的输入端单独配置一个功率开关，并由此构成一条屏栅加速电源支路，多条由功率开关串联屏栅加速电源的屏栅加速电源支路并联连接；每对直流电源变换器包括两个直流电源变换器，两个直流电源变换器并联连接；在低纹波电源处理单元内部，直流电源变换器的输出端连接屏栅加速电源支路功率开关的输入端。

优选地，中央处理器采集低纹波电源处理单元输入端母线电压，当该母线电压小于第一预设门限时，认为电源系统异常，对太阳电池阵和低纹波电源处理单元之间的功率开关、低纹波电源处理单元内部的功率开关进行统一关闭控制；持续监测该母线电压，当该母线电压大于第二预设门限时，认为电源系统恢复正常，由中央处理器对接通太阳电池阵和低纹波电源处理单元内部各屏栅加速电源支路的功率开关。

优选地，各屏栅加速电源支路的功率开关分时依次开通，相继开启的两条屏栅加速电源支路的功率开关的开关时间间隔大于各功率开关的最大浪涌电流持续时间。

优选地，低纹波电源变换器采用矩阵式变压器，变压器原边侧的功率管串联，变压器副边侧的功率管并联，由中央处理器为原边侧和副边侧的功率管提供开关控制信号，控制低纹波电源变换器的输出功率。

优选地，所述低纹波深空探测器电源系统还包括蓄电池组，低纹波电源变换器的输出端连接蓄电池组，中央处理器检测低纹波电源变换器的输出端的母线电压，当该母线电压小于第三预设门限时，认为太阳电池阵输出功率不足时，控制蓄电池组的放电开关，使蓄电池组参与放电以维持平台负载功率稳定。