本发明专利技术公开了一种适用于航天移动测控的车载微电网系统。该车载微电网系统不仅含有传统的柴油发电机组，还包括储能装置和整流、逆变模块，以及并网接口。通过实时检测并网点有无市电，该车载微电网系统可以灵活地切换到市电为主或油机为主的工作模式，从而确保输出端三相交流电不间断。由于主电源与负载不直接连接，而是通过蓄电池组作为中间环节，故此电源端的故障或污染不会直接传递到负载端，输出电压波形较为理想。同时蓄电池组能够有效平抑脉冲负载的功率波动，柴油发电机组的设计容量可因此大大减小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于航天移动测控的车载微电网系统，该系统采用直流微电网 的拓扑结构，包括分布式发电系统、储能装置、整流器和逆变器等，具有市电、油机发电两种 主电源"无缝切换"能力，可作为遂行航天移动测控等对供电不间断能力、电能品质要求较 高的电力保障任务场合。
技术介绍
中国航天事业自1956年创建以来，迄今已达到了相当规模和水平，在卫星回收、 一箭多星、低温燃料火箭技术、捆绑火箭技术以及静止轨道卫星发射与测控等许多重要技 术领域已跻身世界先进行列。航天活动的持续快速发展给航天测控系统带来了新的挑战和 发展机遇。其中，稳定可靠的电力供应是地面测控站正常运转的前提。 目前我国航天测控任务中普遍采用的电力保障模式为：①在固定场站完成长管工 作任务时以市电网（或公共电网）为主，柴油发电机组（简称"油机"）作为备用电源，市电 网出现故障时，立即切换油机发电；②实时测控任务下供电保障模式以油机为主，市电网作 为备用电源，在执行测控任务时，如油机出现故障，供配电人员迅速将电源切换至市电网； ③在野外执行任务时，基本没有条件提供市电，只能依赖柴油发电机组独立供电。 上述供电方式存在的主要问题是： 1)市电、油机难以做到"Os"切换。无论市电、油机哪个作为主电源、哪个作为备用 电源，都难以做到无时延地切换到对方。从本质上看，这是由于交流电存在同步（同频、同 相）问题导致的。然而，由于部分重要测控设备中包含脉冲功率管等敏感器件，一旦断电就 必须冷却并重新启动，测控任务的实时性和完整性很难保证。 2) "大马拉小车"的问题比较突出。目前航天测控主要设备（名称涉密，用数字 取代）的额定、瞬时功率如表1所示。由表1可知，测控设备总的平均功率相对较低（约 130kW)，但瞬时功率却高达195kW以上。为了满足测试设备的可靠运行，现有汽车电站额定 功率不得不以瞬时功率作为设计依据，由此导致油机的体积重量大幅增加，严重影响了车 载电源的机动能力和使用效率。 表1主要航天测控设备功率等级 3)电能品质较差。市电供电模式下，由于工业负载的影响，常常伴随电压波动、闪 边、不平衡、谐波畸变等电网污染；柴油机组供电模式下，由于发动机转子的惯性作用，在输 出功率的急剧变化的情况下，容易出现电压波动、电流谐波等问题。上述问题会影响供电系 统电能质量，对测试设备的正常运行造成一定干扰，甚至引发敏感设备故障。 4)燃油效率较低。大功率的柴油机组经常运行于轻载工况，不能发挥最大效率。 此外，在航天器回收及航天员搜救等任务中，往往需要较长的野外待命时间。期间小功率的 生活、通信保障用电如果一直通过柴油发电机组提供，燃油效率极低，油料保障的负担也较 重。 综上所述，航天移动测控站现有的电力供应体系已不能满足地面测控任务对电能 保障不间断、高品质、机动性的要求，加快推进航天测控领域新型电力供应保障体系建设迫 在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于航天移动测控的车载微 电网系统（简称"车载微电网系统"）。该系统可以完成市电网、柴油机组、动力电池组等多 种动力源的"无缝切换"，不间断供电能力强、输出电能质量高、环境适应性好，能够确保大 型脉冲功率负载以及精密敏感测试设备的用电安全，并减少野外供电保障压力，提升供电 保障的机动化、信息化和智能化水平。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于航天移动测控的车载微 电网系统，主要包括以下部件：柴油发电机组、蓄电池组、网侧整流器、机侧整流器、动力电 逆变器和照明电逆变器等；各部件的电气连接关系和功能设置如下： 1.柴油发电机组输出的三相交流电，通过机侧整流器进行可控整流，变成650V的 直流电后并联到蓄电池组的两端； 2.参照步骤1，取自市电网的380V三相交流电，通过网侧整流器进行可控整流，变 成650V的直流电后并联到蓄电池组的两端； 3.动力电逆变器、照明电逆变器分别接到蓄电池组的两端，分别将直流电逆变为 380V的三相交流电（动力电）和220V的单相交流电（照明电），供给测控设备使用。 本专利技术所述的一种适用于航天移动测控的车载微电网系统的控制方法如下： 4.通过电压传感器实时检测有无市电，据此将车载微电网系统的工作状态划分为 两个模式，即：模式I、模式II，具体为： 4. 1有市电的情况下，车载微电网系统的工作状态切换至模式I，此时柴油发电机 组处于熄火状态，机侧整流器处于关闭状态，网侧整流器处于开通状态，负载所需的电能全 部由市电网提供； 4. 2无市电的情况下，车载微电网系统的工作状态切换至模式II，此时网侧整流 器处于关闭状态，同时依据负载所需功率大小判断柴油发电机组是否工作：如果是小功率 负载用电，则柴油发电机组处于熄火状态，机侧整流器处于关闭状态，负载所需电能由蓄电 池组单独提供；如果是大功率负载用电，则柴油发电机组以额定转速运行，机侧整流器处 于开通状态，负载所需电能由柴油发电机组提供，蓄电池组平抑负载突加、突卸时的功率波 动； 4. 3通过电池能量管理系统实时检测蓄电池组的荷电状态（Soc)，当检测到荷电 状态低于其下限阈值时，启动电池充电模式，由市电网（模式I工况下）或柴油发电机组 (模式II工况下）以额定电流给蓄电池组充电，直至其荷电状态达到上限阈值； 5.网侧整流器、机侧整流器均采用空间矢量调制方式，且其直轴分量均采用电压、 电流双闭环控制，而交轴分量仅采用电流单环控制，具体为： 5. 1母线电压参考指令t/；；(设定为650V)与母线电压反馈值Ud。的差值送入直 轴电压环PI控制器进行调节，得到直轴电流参考指令;之后，直轴电流参考指令加 入负载电流前馈补偿项Ilciad，再与直轴电流反馈值Igd作差，得到的差值送入直轴电流环PI 控制器进行调节，即可得到空间矢量调制所需的直轴电压值Vgd; 5.2交轴电流参考指令(单位功率因数运行时，一般设置为零）与交轴电流反 馈值1@的差值送入交轴电流环PI控制器进行调节，即可得到空间矢量调制所需的交轴电 压值Vgq; 6.动力电逆变器、照明电逆变器均采用电压、电流双闭环矢量控制，具体为：首 先，输出电压参考指令与输出电压反馈值Usdq的差值送入电压环PI控制器进行调节， 得到电流参考指令^?，亦即电压环PI控制器的输出；之后，电流参考指令与电流反馈 值Isdq的差值送入电流环PI控制器进行调节，得到输出电压反馈值U sdq，从而构成闭环控 制。 本专利技术的有益效果是： (1)车载微电网系统采用直流微电网的拓扑架构，市电网、柴油发电机组切换过程 中可确保输出电压波形不间断，负载端对于电源切换"零感知"； (2)主电源（动力源）与负载不直接连接，而是通过蓄电池组作为中间环节，故此 电源端的故障或污染不会直接传递到负载端； (3)蓄电池组能够瞬间大电流放电，满足脉冲功率负载的用电需求，柴油发电机组 的容量因此可按负载的平均功率进行设计。【附图说明】 图1为本专利技术的一种适用于航天移动测控的车载微电网系统拓扑结构图； 图2为本专利技术的一种适用于航天移动测控的车载微电网系统控制流程图； 图3表示本专利技术的一种适用于航天移动测控的车载微电网系统网侧、机侧整流器 通用控制框图； 图4表示本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于航天移动测控的车载微电网系统，其特征在于，包括以下主要部件：柴油发电机组、蓄电池组、网侧整流器、机侧整流器、动力电逆变器和照明电逆变器等；各主要部件的电气连接关系如下：1.1柴油发电机组输出的三相交流电、取自市电网的380V三相交流电，分别经过机侧整流器和网侧整流器进行可控整流，变成650V的直流电后并联到蓄电池组的两端；1.2动力电逆变器、照明电逆变器将取自蓄电池组两端的直流电分别转换为380V的三相交流电和220V的单相交流电，供给负载设备使用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐海亮，马晓军，廖自力，罗宏浩，魏曙光，袁东，刘春光，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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