一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器及方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，包含一个功率调节模块或者相互并联的多个功率调节模块，用以输出设定大小的负载功率；每个所述功率调节模块包含若干个相互并联的功率输出单元，每个所述功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路或者相互串联的多条太阳电池DC/DC电路，每条太阳电池DC/DC电路中设置有一太阳电池单元以及与太阳电池单元相连的DC/DC电路，所述DC/DC电路连接一MPPT控制模块，MPPT控制模块用于控制对应的DC/DC电路工作于MPPT模式。其优点是：本发明专利技术的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，通过并联+串联的方式来实现输出电压提升输出功率扩展，解决了输入太阳电池串联数过多而带来的一致性问题，是一种母线功率扩展可行途径。

A Power Controller and Method for Multi-bus Voltage Extensible Micro-nano Satellite

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器及方法
本专利技术涉及微纳卫星电源系统控制管理领域，具体涉及一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器及方法。
技术介绍
针对微纳卫星多母线体制功率变换的需求，传统的解决方式是“太阳电池串联数改变+特定功率变换”。这种方式由于整个模块需要多个太阳电池片串联工作，其输出电流是由具有最小输出电流特性的太阳电池片决定的，如果多个太阳电池片输出电流一致性较差，就会出现整个模块输出最大功率点时，内部多个太阳电池片没有工作在最大功率点的情况，会造成能量巨大的浪费；此外，这种定制化设计和生产的方式无法满足母线电压3.6V—7.2V—14.4V、输出功率10W—30W—100W可扩展需求，电源系统的研制周期长，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，通过并联与串联相结合的方式来实现输出电压提升、输出功率扩展的效果，解决了输入太阳电池串联数过多而带来的一致性问题，是一种母线电压提升、功率扩展可行途径。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，包含：一个功率调节模块或者相互并联的多个功率调节模块，用以输出设定大小的负载功率；其中，每个所述功率调节模块包含若干个相互并联的功率输出单元，每个所述功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路或者相互串联的多条太阳电池DC/DC电路，每条所述太阳电池DC/DC电路中设置有一太阳电池单元以及与太阳电池单元相连的DC/DC电路，所述DC/DC电路连接一MPPT控制模块，所述MPPT控制模块用于控制对应的所述DC/DC电路工作于MPPT模式。优选地，各个功率调节模块的输出功率相同；所述输出设定大小的负载功率等于每个功率调节模块的输出功率乘以功率调节模块的个数。优选地，各个功率调节模块的输出功率不同；所述输出设定大小的负载功率等于各个功率调节模块的输出功率之和。优选地，包含一个功率调节模块，所述功率调节模块包含四个相互并联的功率输出单元，每个功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路。优选地，包含相互并联的三个功率调节模块，每个所述功率调节模块包含两个相互并联的功率输出单元，每个功率输出单元包含相互串联的两条太阳电池DC/DC电路。优选地，包含相互并联的两个功率调节模块，每个所述功率调节模块包含五个相互并联的功率输出单元，每个功率输出单元包含相互串联的四条太阳电池DC/DC电路。优选地，一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器的控制方法，该方法包含以下过程：将太阳电池单元与DC/DC电路相连，且DC/DC电路与MPPT控制模块连接，形成一条太阳电池DC/DC电路，实现太阳阵输出的最大功率跟踪；将多条太阳电池DC/DC电路串联以形成一个功率输出单元，或将一条太阳电池DC/DC电路作为一个功率输出单元；将多个功率输出单元并联形成一个功率调节模块，或将一个功率输出单元作为一个功率调节模块；将多个功率调节模块并联得到多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，或将一个功率调节模块作为多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，用以输出设定大小的负载功率。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：(1)本专利技术的可扩展微纳卫星电源控制器运用新的设计思想，开展多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器相关技术研究，通过并联与串联相结合的方式来实现输出电压提升、输出功率扩展，其中，串联方式可扩展升压，并联方式可扩展功率，解决了输入太阳电池串联数过多而带来的一致性问题，是一种母线、功率扩展可行途径；(2)本专利技术的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器能够适应低轨(包括程控轨道)航天器平台，可适用于空间强电磁辐射干扰环境；(3)在本专利技术的10W@3.6V母线电压体系中，1U太阳电池单元与一路DC/DC电路相连，形成一个功率输出单元(3W-5W)，4个功率输出单元并联输出形成一个10W的MPPT功率调节模块，可通过不同的连接方式满足多母线电压、多输出功率扩展需求，通过多个功率输出单元设计并联加串联，实现3.6V母线电压向7.2V、14.4V等多母线电压扩展，或可以满足输出功率10W向30W、100W的可扩展需求；(4)通过对太阳电池阵输出的电压和电流的采样、计算、比较，实现了对太阳电池阵的最大功率跟踪功能。附图说明图1为本专利技术多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器连接关系图示；图2为本专利技术实施例一的10W@3.6V微纳卫星电源控制器电压体系；图3为本专利技术实施例二的30W@7.2V微纳卫星电源控制器电压体系；图4为本专利技术实施例三的100W@14.4V微纳卫星电源控制器电压体系。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1-图4所示，本专利技术提供了一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器通过对可扩展太阳电池阵输出的电压和电流进行采样、计算、比较，实现了对可扩展太阳电池阵的最大功率跟踪功能。所述电源控制器包含一个功率调节模块或者相互并联的多个功率调节模块，用以输出设定大小的负载功率；其中，每个所述功率调节模块包含若干个相互并联的功率输出单元，每个所述功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路或者相互串联的多条太阳电池DC/DC电路，每条所述太阳电池DC/DC电路中设置有一太阳电池单元以及与太阳电池单元相连的DC/DC电路。所述太阳电池DC/DC电路中的DC/DC电路连接一MPPT控制模块，所述MPPT控制模块用于控制对应的所述DC/DC电路工作于MPPT模式。当各个功率调节模块的输出功率相同时；所述输出设定大小的负载功率等于每个功率调节模块的输出功率乘以功率调节模块的个数。当各个功率调节模块的输出功率不全相同时；所述输出设定大小的负载功率等于各个功率调节模块的输出功率之和。本专利技术的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器可通过内部不同的连接方式满足多母线电压、多输出功率扩展需求。通过多个功率输出单元设计并联加串联，实现3.6V母线电压向7.2V、14.4V等多母线电压扩展，或可以满足输出功率10W向30W、100W的可扩展需求，具体如下实施例。实施例一如图2所示，为本实施例的10W@3.6V的微纳卫星电源控制器电压体系，微纳卫星电源控制器电压体系包含一个功率调节模块，所述功率调节模块由4个功率输出单元并联组成。所述功率输出单元包含：一个1U太阳电池单元，连接一路DC/DC电路一，所述一路DC/DC电路一与另一路DC/DC电路二串联输出，一个MPPT控制模块与所述DC/DC电路连接，所述MPPT控制模块用于控制对应的所述DC/DC电路工作于MPPT模式。在本实施例中，所述功率输出单元的功率范围为3W-5W。实施例二如图3所示，为本专利技术30W@7.2V微纳卫星电源控制器电压体系，通过改变功率输出单元的连接方式，构建30W@7.2V母线电压体系。在本实施例中，一个1U太阳电池单元与一路DC/DC电路一相连，所述一路DC/DC电路一与另一路DC/DC电路二串联输出，一个MPPT控制模块与所述DC/DC电路连接，形成一个功率输出单元。2个功率输出单元并联形成一个10W@3.6V的MPPT功率调节模块，3个10W@3.6V的M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，其特征在于，包含一个功率调节模块或者相互并联的多个功率调节模块，用以输出设定大小的负载功率；其中，每个所述功率调节模块包含若干个相互并联的功率输出单元，每个所述功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路或者相互串联的多条太阳电池DC/DC电路，每条所述太阳电池DC/DC电路中设置有一太阳电池单元以及与太阳电池单元相连的DC/DC电路，所述DC/DC电路连接一MPPT控制模块，所述MPPT控制模块用于控制对应的所述DC/DC电路工作于MPPT模式。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，其特征在于，包含一个功率调节模块或者相互并联的多个功率调节模块，用以输出设定大小的负载功率；其中，每个所述功率调节模块包含若干个相互并联的功率输出单元，每个所述功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路或者相互串联的多条太阳电池DC/DC电路，每条所述太阳电池DC/DC电路中设置有一太阳电池单元以及与太阳电池单元相连的DC/DC电路，所述DC/DC电路连接一MPPT控制模块，所述MPPT控制模块用于控制对应的所述DC/DC电路工作于MPPT模式。2.如权利要求1所述的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，其特征在于，各个功率调节模块的输出功率相同；所述输出设定大小的负载功率等于每个功率调节模块的输出功率乘以功率调节模块的个数。3.如权利要求1所述的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，其特征在于，各个功率调节模块的输出功率不同；所述输出设定大小的负载功率等于各个功率调节模块的输出功率之和。4.如权利要求1所述的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，其特征在于，包含一个功率调节模块，所述功率调节模块包含四个相互并联的功率输出单元，每个功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海涛，黄军，赵旺彬，刘绘莹，周罗增，何小斌，刘世超，杨瑰婷，杨丞，王霄，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31