兼容动态磁补偿的热控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种兼容动态磁补偿的热控制系统，包括：热控设计模块，被配置为根据磁补偿的功能要求和热控要求，获取热控电加热器的设计参数；以及热控电加热器，被配置为根据设计参数进行磁补偿和主动热控制。

【技术实现步骤摘要】
兼容动态磁补偿的热控制系统
本专利技术涉及航天卫星
，特别涉及一种兼容动态磁补偿的热控制系统。
技术介绍
卫星在轨飞行时，会遇到高温和低温两种环境。太阳是一个大热源。在数百到数千千米的高空，非常稀薄的气体不能阻挡太阳的照射，没有传导与对流散热，太阳直接照射的卫星表面，如果不加防护，卫星的温度很快就会升高；而当卫星飞行到地球的另一面时就进入了阴影区，得不到太阳的热量，温度会很快地降低。卫星在100摄氏度到-100摄氏度这种交变温度下工作；另一方面地球的太阳光反射和红外低温辐射同样作用到卫星表面；同时，卫星内部的仪器设备工作时，也要向外散发热量。一般的电子仪器设备，长时间在50摄氏度以上的环境下工作就会产生故障，而有一些设备如化学电池，在零摄氏度以下它的效率又很低。因此，尽管外部环境的温度变化非常剧烈，卫星内部必须保持一定的温度范围，以保证星内的仪器设备工作正常。人造卫星的热控制系统就是卫星在轨飞行时，对卫星内部和外部的热量进行控制，使卫星的温度达到所要求范围的系统。热控制系统可以保证卫星内部的温度始终保持在一定的范围内变化。一般卫星内部的温度保持在5-45摄氏度的范围内，个别的部分只允许在恒定的温度下有1-2摄氏度的变化范围。在卫星系统的设备组成中，用于进行姿态控制的磁力矩器是常用的设备之一，磁力矩器的工作原理是通过闭合线圈中的电流在磁场中受到的安培力的作用，使线圈产生转动，从而产生了使线圈转动的力矩，产生的方向遵循右手螺旋定则，与线圈平面内的单位正法向矢量垂直。目前在低轨航天器应用中，磁力矩器为电性能设备，存在失效的可能性，磁力矩器根据磁强计测得的地磁数据进行控制卫星的姿态，在轨飞行中，当磁力矩器失效时，则姿控的功能处于部分失效的状态，同时随着整星的磁环境复杂化，磁的正负补偿显得尤为重要。常规的磁补偿一般为恒定强力磁铁进行补偿，不具有动态补偿的功能性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种兼容动态磁补偿的热控制系统，以解决磁力矩器失效时姿控的功能处于部分失效的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种兼容动态磁补偿的热控制系统，包括：热控设计模块，被配置为根据磁补偿的功能要求和热控要求，获取热控电加热器的设计参数；以及热控电加热器，被配置为根据设计参数进行磁补偿和主动热控制。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，所述热控设计模块包括：热控复核模块，被配置为根据热控要求对设计参数进行设计复核，以使得布局的热控电加热器的发热情况满足热控温度场指标。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，所述热控设计模块还包括：磁场设计模块，被配置为进行磁场设计获取设计参数中的磁场参数，在磁场设计中，磁场参数使得热控电加热器尽量为单线回路，从而形成线圈回路，且使得线圈回路中的电流在容许范围之内；磁场设计模块，还被配置为对磁补偿的力矩进行设计；磁场设计模块，还被配置为对线圈回路进行设计时，进行力矩功率、力矩大小与力矩方向的复核。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，磁场参数包括力矩方向；磁场设计模块根据电磁原理设计力矩方向，其中通过右手螺旋定则判断线圈回路中的电流方向和其产生磁感线方向，其中力矩方向与线圈回路所在的平面相垂直；通过星上本身的力矩方向确定热控电加热器的分布，以实现当不同的电流方向形成回路时产生不同的力矩方向。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，磁场参数包括力矩大小；磁场设计模块根据电磁原理设计力矩大小，其中力矩大小与线圈回路中的电流成正比；首先通过功率密度复核符合安全使用的场景下，设计线圈回路的电流大小，进而确定产生的力矩大小。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，所述热控设计模块还包括：动态补偿模块，被配置为进行动态设计获取设计参数中的动态参数，在动态设计中，对于磁衰减或者磁场不稳定的环境下，动态参数使得热控电加热器进行时序加载变化，从而进行动态的磁补偿。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，当磁力矩器的磁力矩失效时，通过星上为热控电加热器供电，在磁力矩失效处产生强磁场，形成与磁力矩器同方向的力，进行姿态控制时的力补偿；当磁力矩器的磁力矩处于磁衰减时，则动态补偿模块根据数据分析，进行热控电加热器的开关时序调节，使磁衰减处产生的磁补偿进行动态补偿。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，通过可抵消式的热控设计进行整星级别的磁补偿的热控，包括：当整星的磁场环境处于健康运行时，热控的主动加热补偿设计进行双向回路均开启，为整星进行热补偿，同时不影响整星的磁场环境；当磁力矩器的磁力衰减时，进行双向加热，根据需要进行磁补偿的力矩方向进行线圈回路的供电，通电第一回路产生+Y向的力矩，或通电第二回路产生-Y向力矩。可选的，在所述的兼容动态磁补偿的热控制系统中，热控电加热器包括薄膜型电阻片和/或缠绕型电阻丝。本专利技术的专利技术人联想到热控系统同样占用较多星上资源且用途单一，创造性的提出通过有效的热控替补进行磁补偿。在本专利技术提供的兼容动态磁补偿的热控制系统中，通过热控设计模块根据磁补偿的功能要求和热控要求得到热控电加热器的设计参数，然后由热控电加热器根据设计参数进行磁补偿和主动热控制，实现了热控制系统不仅可作为热控系统，还可作为磁力矩器在轨失效的磁补偿，实现了磁场需求热设计；本专利技术通过动态补偿模块进行动态设计，对于磁衰减或者磁场不稳定的环境下，动态参数使得热控电加热器进行时序加载变化，可实现在轨动态补偿。本专利技术的磁补偿的热设计方法优点包括：可实现动态磁补偿；结构布局，不占用空间，便于装配；遥控接口设计便捷，地面可控制性强；质量轻，单片重量15mg，可靠性高，寿命可达20年；节约成本，可以增加可靠性，电阻丝成本在万级以内，设备单机则是十万级。本专利技术的兼容动态磁补偿的热控制系统可在航天卫星系统上进行应用，在低轨航天卫星上应用时可以作为预案与备份设计，当前领域内本专利技术填补了空白，本专利技术的兼容动态磁补偿的热控制系统可推广至具有磁环境需求的产品系列应用。附图说明图1是本专利技术一实施例热控加热回路产生的原理示意图；图2是本专利技术一实施例热控加热回路产生的原理示意图；图3(a)是本专利技术一实施例中的兼容动态磁补偿的热控电加热器在局部的设计布局示意图；图3(b)是本专利技术一实施例中的兼容动态磁补偿的热控电加热器在局部的设计布局示意图；图4是本专利技术一实施例中的兼容动态磁补偿的热控制系统的整星级别的磁补偿设计示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本专利技术。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。在本专利技术中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼容动态磁补偿的热控制系统，其特征在于，包括：/n热控设计模块，被配置为根据磁补偿的功能要求和热控要求，获取热控电加热器的设计参数；以及/n热控电加热器，被配置为根据设计参数进行磁补偿和主动热控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种兼容动态磁补偿的热控制系统，其特征在于，包括：
热控设计模块，被配置为根据磁补偿的功能要求和热控要求，获取热控电加热器的设计参数；以及
热控电加热器，被配置为根据设计参数进行磁补偿和主动热控制。


2.如权利要求1所述的兼容动态磁补偿的热控制系统，其特征在于，所述热控设计模块包括：
热控复核模块，被配置为根据热控要求对设计参数进行设计复核，以使得布局的热控电加热器的发热情况满足热控温度场指标。


3.如权利要求1所述的兼容动态磁补偿的热控制系统，其特征在于，所述热控设计模块还包括：
磁场设计模块，被配置为进行磁场设计获取设计参数中的磁场参数，在磁场设计中，磁场参数使得热控电加热器尽量为单线回路，从而形成线圈回路，且使得线圈回路中的电流在容许范围之内；
磁场设计模块，还被配置为对磁补偿的力矩进行设计；
磁场设计模块，还被配置为对线圈回路进行设计时，进行力矩功率、力矩大小与力矩方向的复核。


4.如权利要求3所述的兼容动态磁补偿的热控制系统，其特征在于，磁场参数包括力矩方向；
磁场设计模块根据电磁原理设计力矩方向，其中通过右手螺旋定则判断线圈回路中的电流方向和其产生磁感线方向，其中力矩方向与线圈回路所在的平面相垂直；
通过星上本身的力矩方向确定热控电加热器的分布，以实现当不同的电流方向形成回路时产生不同的力矩方向。


5.如权利要求3所述的兼容动态磁补偿的热控制系统，其特征在于，磁场参数包括力矩大小；
磁场设计模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红，徐雨，刘会杰，赵灵峰，张锐，谢祥华，黄志伟，刘剑，周苗苗，于慧异，吴立，王涛，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31