[发明专利]一种基于高低压双母线的大功率高效卫星电源系统

摘要

一种基于高低压双母线的大功率高效卫星电源系统，包含太阳电池阵、储能蓄电池组、电源控制器、电源下位机和配电部分。28V母线采用全调节母线设计；42V母线采用半调节母线设计。两条母线的信号采集及控制的供电由28V母线提供，共用一台电源下位机完成参数采集、遥控指令输出、电池组管理、与星务主机通信等功能。本发明涉及的高低压母线系统采用功率回路独立、控制回路共用的新型拓扑结构，同时改进能源管理策略，将长期负载与部分载荷短期负载配置在全调节低压母线上，剩余载荷短期负载使用半调节高压母线，有效降低了系统的电流密度，提高了系统的功率水平，实现了高效率、轻量化、高功率的卫星电源系统。

主权项

1.一种基于高低压双母线的大功率高效卫星电源系统，其特征在于：包括太阳电池阵、储能蓄电池组、电源控制器、电源下位机和配电部分，其中：太阳电池阵：使用太阳电池作为发电单元，当卫星运行于光照区，太阳电池受到太阳光照射，将吸收的太阳光能量转化为电能供给电源控制器，为星上负载供电，同时为蓄电池组充电；所述的太阳电池阵包括第一太阳电池阵～第八太阳电池阵，第一太阳电池阵～第六太阳电池阵是低压母线发电单元，第七太阳电池阵和第八太阳电池阵是高压母线发电单元；储能蓄电池组：包括锂离子电池和镉镍蓄电池组；两套蓄电池组分别为高低压母线供电，在光照区，将太阳电池阵供给的电能储存起来；在地影区，释放电能供给电源控制器为负载供电；电源控制器：包括28V功率调节部分和42V功率调节部分；负责调控太阳电池阵供电、蓄电池组充放电及为负载供电；其中：28V功率调节部分：包括28V分流控制器、28V充电调节器、28V放电调节器和28V主误差放大器；当卫星工作在光照区，第一太阳电池阵～第六太阳电池阵通过28V分流控制器进入28V母线；进入28V母线后，一方面为28V用电负载供电，同时通过28V充电调节器为28V蓄电池组充电；当第一太阳电池阵～第六太阳电池阵输出功率大于28V负载和镉镍蓄电池组充电所需的功率时，28V分流控制器经28V主误差放大器控制，开始逐级顺序分流，调节方阵输出功率，使28V母线电压保持稳定；当28V用电负载增大时，第一太阳电池阵～第六太阳电池阵产生的电能在电源控制器控制下优先保证星上负载用电，即：若28V太阳电池阵不能满足28V负载用电要求时，28V主误差放大器检测到母线电压低于充电分流所对应的设置值，则控制28V蓄电池组经28V放电调节器向28V母线补充供电；当卫星工作在地影区，28V蓄电池组经28V放电调节器给母线供电，28V放电调节器采用升压方式确保28V母线电压稳定在28.5V±1V范围内；42V功率调节部分：包括42V分流充电电路和42V主误差放大器；锂离子电池直接接入母线，母线电压取决于锂离子电池电压；在光照期太阳电池阵直接给锂离子电池充电，在载荷工作时，锂离子电池与太阳电池阵联合供电；当卫星工作在光照区，第七太阳电池阵和第八太阳电池阵通过42V分流充电电路进入42V母线；进入42V母线后，一方面为42V用电负载供电，同时直接为42V锂离子蓄电池组充电；当42V载荷工作时，第七太阳电池阵和第八太阳电池阵产生的电能不能满足42V负载用电要求，42V主误差放大器控制锂离子蓄电池组经放电二极管向42V母线补充供电；在光照期42V载荷工作结束后，第七太阳电池阵和第八太阳电池阵继续给42V锂离子电池充电，当锂离子电池电压达到恒压设定值后，充电电流逐渐减小，多余的太阳电池阵电流被分流，保持母线电压的稳定；当卫星工作在地影区，卫星所需的功耗由42V锂离子蓄电池通过放电开关直接提供；此时42V母线电压取决于42V锂离子蓄电池组输出电压；电源下位机：电源下位机的运行周期为1s，在1s周期内，电源下位机依次执行采集电源系统工程参数、根据采集参数计算锂离子电池和镉镍蓄电池组电量、进行锂离子电池均衡充电控制、通过CAN总线与卫星星务主机通信；配电部分分为四路供电，其中三路为28V负载供电，一路为42V负载供电；28V负载供电根据用电设备不同，分为平台设备供电，控制系统供电和28V载荷供电；其中平台设备供电采用直通方式，不使用开关；控制系统供电和28V载荷供电使用继电器控制通断；42V供电只为42V载荷供电，同样设置继电器控制通断。