一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源，涉及卫星电源领域。解决了现有皮纳卫星电源系统大多依靠软件进行控制，出现软件缺陷导致系统失灵的情况。太阳能电池组的电源信号输出端连接最大功率点跟踪控制器的电源信号输入端，最大功率点跟踪控制器的控制信号输出端连接充电控制器的第一控制信号输入端，充电控制器的第二控制信号输入输出端与蓄电池保护器的第一控制信号输出输入端连接后连接至母线，蓄电池保护器的第二控制信号输入输出端连接蓄电池组的电源信号输出输入端，直流电压变换单元的控制信号输入端连接于母线，功率分配单元的控制信号输入端同时与母线和直流电压变换单元的控制信号输出端连接并输出电压。本发明专利技术适用于皮纳卫星供电。
【技术实现步骤摘要】
一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源
本专利技术涉及卫星电源领域。
技术介绍
皮纳卫星是我国航天技术发展的一个方向，相比于其他类型的卫星，皮纳卫星具有设计研制周期短、成本低、便于模块化和批量化生产、便于管理等特点，有利于开展新技术的在轨试验验证。目前，国内外大量科研机构和大学都在开展皮纳卫星的研究，且有大量皮纳卫星已成功在轨飞行。 卫星的电源系统是卫星的重要核心系统之一，担负着为整星供电的重要任务，是卫星的生命线。对于皮纳卫星而言，电源系统必须具有可靠性高、效率高、质量轻、体积小等特点，才能保证安全可靠为整星供电，保证卫星在其设计寿命内正常工作，然而，如今皮纳卫星电源系统大多依靠软件进行控制，容易出现由于软件缺陷导致系统失灵的情况。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有皮纳卫星电源系统大多依靠软件进行控制，容易出现由于软件缺陷导致系统失灵的情况，提出了一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源。 一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源包括太阳能电池组、最大功率点跟踪控制器、充电控制器、蓄电池保护器、蓄电池组、直流电压变换单元和功率分配单元，所述太阳能电池组的电源信号输出端与最大功率点跟踪控制器的电源信号输入端连接，最大功率点跟踪控制器的控制信号输出端与充电控制器的第一控制信号输入端连接，充电控制器的第二控制信号输入输出端与蓄电池保护器的第一控制信号输出输入端连接后连接至母线，蓄电池保护器的第二控制信号输入输出端与蓄电池组的电源信号输出输入端连接，直流电压变换单元的控制信号输入端连接于母线，功率分配单元的控制信号输入端同时与母线和直流电压变换单元的控制信号输出端连接，功率分配单元的控制信号输出端输出电压。 所述直流电压变换单元包括+5V输出的Boost型开关电源控制器和+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器,所述+5V输出的Boost型开关电源控制器的控制信号输入端与+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器的控制信号输入端均与母线连接,+5V输出的Boost型开关电源控制器的控制信号输出端与+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器的控制信号输出端分别与功率分配单元的控制信号输入端连接。 所述功率分配单元包括第一限流开关、第二限流开关和第三限流开关，所述第一限流开关串联在母线上并输出母线电压，第二限流开关的控制信号输入端与+5V输出的Boost型开关电源控制器的控制信号输出端连接,第二限流开关的控制信号输出端输出5V电压，第三限流开关的控制信号输入端与+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器的控制信号输出端连接，第三限流开关的控制信号输出端输出3.3V电压。 所述皮纳卫星电源还包括两个理想二极管，其中一个理想二极管串联在最大功率点跟踪控制器的控制信号输出端与充电控制器的第一控制信号输入端之间，且该理想二极管的阳极与最大功率点跟踪控制器的控制信号输出端连接，另一个理想二极管串联在母线上，且该理想二极管的阳极同时与充电控制器的第二控制信号输入输出端和蓄电池保护器的第一控制信号输出输入端连接，该理想二极管的阴极同时与第一限流开关的控制信号输入端、+5V输出的Boost型开关电源控制器的控制信号输入端和+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器的控制信号输入端连接。 有益效果:本专利技术所述的皮纳卫星电源采用分布式供电，各部分互不影响；采用功能高度集中的模块化设计，便于适用不同需求，有利于快速集成；完全克服了由于软件缺陷带来的影响；蓄电池保护器能够在充放电电流过大或电池处于过充状态时，提供精确地监控与触发阈值，实现蓄电池组的过流保护、过充保护和过放电保护功能；利用最大功率点跟踪控制器最大限度的利用太阳能电池组的输出功率，随时跟踪太阳能电池组的最大输出功率点，将太阳能电池组能够输出的全部功率发挥出来。 【附图说明】 图1为本专利技术的原理示意图； 图2为太阳能电池的P-V曲线图； 图3为锂离子电池充电曲线图； 图4为理想二极管与普通肖特基二极管正向导通特性对比图。 【具体实施方式】 【具体实施方式】一、结合图1说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源包括太阳能电池组1、最大功率点跟踪控制器2、充电控制器3、蓄电池保护器4、蓄电池组5、直流电压变换单元6和功率分配单元7，所述太阳能电池组I的电源信号输出端与最大功率点跟踪控制器2的电源信号输入端连接，最大功率点跟踪控制器2的控制信号输出端与充电控制器3的第一控制信号输入端连接，充电控制器3的第二控制信号输入输出端与蓄电池保护器4的第一控制信号输出输入端连接后连接至母线，蓄电池保护器4的第二控制信号输入输出端与蓄电池组5的电源信号输出输入端连接，直流电压变换单元6的控制信号输入端连接于母线，功率分配单元7的控制信号输入端同时与母线和直流电压变换单元6的控制信号输出端连接，功率分配单元7的控制信号输出端输出电压。 本专利技术所述的皮纳卫星电源采用分布式供电，各部分互不影响；采用功能高度集中的模块化设计，便于适用不同需求，有利于快速集成。 蓄电池保护器4能够在充放电电流过大或电池处于过充状态时，提供精确地监控与触发阈值，实现蓄电池组5的过流保护、过充保护和过放电保护功能。 本实施方式中所述的最大功率点跟踪(MPPT)控制器2的工作原理如下: 峰值功率跟踪方式是在太阳能电池组I与蓄电池组5或负载之间引入一个串联开关调节器，用来调节太阳能电池组I的输出功率，为了能最大限度的利用太阳能电池组I的输出功率，可随时跟踪太阳能电池组I的最大输出功率点，把太阳能电池组I能够输出的全部功率发挥出来，或者直接供给负载，或者储存于蓄电池组5中。 图2所示为太阳能电池的P-V曲线图，由此图可以得知，太阳能电池的P-V曲线是一个以最大功率点为极值的单峰函数，其特点说明可以用步进搜索法来寻找最大功率点，即从起始状态开始，逐次做一有限变化，然后测量由于输入信号变化引起输出量变化的大小及方向，待辨别了方向之后，再控制被控对象的输入按需要的方向调节，实现自寻优控制。当负载特性与太阳能电池组特性的交点在太阳能电池组最大功率点对应电压Vm之左时，PPT系统的作用是使交点处的电压升高；而当焦点在太阳能电池组最大功率点对应电压Vm之右时，PPT的作用是使交点处的电压下降。图4说明了这个动态过程。假设工作点在Vl处，太阳能电池组输出功率为Pl ;如果是工作点移动到V2 = Vl+Λ V，太阳能电池组输出功率为Ρ2，然后比较当前功率Ρ2与记忆功率Ρ1。如果Ρ2>Ρ1，说明输入信号差AV使输出功率变大，工作点位于最大功率值Pmax左边，应继续增大电压，使工作点继续朝右边即Pmax的方向变化。如果工作点已越过Pmax，达到V4，此时若再增加AV，则工作点达到V5，比较结果若为P5〈P4，说明工作点在Pmax右边，输入信号差Λ V使输出功率变小，需要改变输入信号的变化方向，即输入信号减去Λ V，再比较当前功率和记忆功率，就这样不断地寻找最大功率点Pmax并保持在最大功率点处。 由以上分析可见，最大功率点跟踪的关键在于判别当前工作点相对于Pmax本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源，其特征在于，它包括太阳能电池组(1)、最大功率点跟踪控制器(2)、充电控制器(3)、蓄电池保护器(4)、蓄电池组(5)、直流电压变换单元(6)和功率分配单元(7)，所述太阳能电池组(1)的电源信号输出端与最大功率点跟踪控制器(2)的电源信号输入端连接，最大功率点跟踪控制器(2)的控制信号输出端与充电控制器(3)的第一控制信号输入端连接，充电控制器(3)的第二控制信号输入输出端与蓄电池保护器(4)的第一控制信号输出输入端连接后连接至母线，蓄电池保护器(4)的第二控制信号输入输出端与蓄电池组(5)的电源信号输出输入端连接，直流电压变换单元(6)的控制信号输入端连接于母线，功率分配单元(7)的控制信号输入端同时与母线和直流电压变换单元(6)的控制信号输出端连接，功率分配单元(7)的控制信号输出端输出电压。
【技术特征摘要】
1.一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源，其特征在于，它包括太阳能电池组(I)、最大功率点跟踪控制器⑵、充电控制器⑶、蓄电池保护器⑷、蓄电池组(5)、直流电压变换单元(6)和功率分配单元(7)，所述太阳能电池组(I)的电源信号输出端与最大功率点跟踪控制器(2)的电源信号输入端连接，最大功率点跟踪控制器(2)的控制信号输出端与充电控制器(3)的第一控制信号输入端连接，充电控制器(3)的第二控制信号输入输出端与蓄电池保护器(4)的第一控制信号输出输入端连接后连接至母线，蓄电池保护器(4)的第二控制信号输入输出端与蓄电池组(5)的电源信号输出输入端连接，直流电压变换单元(6)的控制信号输入端连接于母线，功率分配单元(7)的控制信号输入端同时与母线和直流电压变换单元￠)的控制信号输出端连接，功率分配单元(7)的控制信号输出端输出电压。2.根据权利要求1所述的一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源，其特征在于，所述太阳能电池组(I)由N个太阳能电池单体串并联组成，N为大于或等于2的整数。3.根据权利要求1所述的一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源，其特征在于，蓄电池组(5)由蓄电池单体并联组成。4.根据权利要求1所述的一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源，其特征在于，所述直流电压变换单兀(6)包括+5V输出的Boost型开关电源控制器(6-1)和+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器(6-2)，所述+5V输出的Boost型开关电源控制器(6_1)的控制信号输入端与+3.3V输出的Buck-Boost型开关电源控制器(6_2)的控制信号输入端均与母线连接，+5V输出的Boost型开关电源控制器(6-1)的控制信号输出端与+3.3V输出的Buck-Boost型开...
【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，王骋，陈雪芹，韦明川，冯田雨，郭金生，李冬柏，俞阳，苗悦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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