适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构及控制方法技术

本发明专利技术公开一种适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构及控制方法，母线架构包括RPCU，RPCU包括n个PLR_APR模块，用于从太阳能帆板处获取能量，处理太阳能帆板的输出功率，受PLMEA功能电路以及MEA功能电路的输出信号的控制，启用APR部分并联输出一次功率母线V

【技术实现步骤摘要】
适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构及控制方法


[0001]本专利技术涉及航天
，特别涉及一种适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构及控制方法。

技术介绍

[0002]对于航天机构的低脉冲型、高峰值功率卫星电源的母线架构，按照已有架构的母线数量进行划分，可分为单母线架构与双母线架构，其中单母线架构中仅一条一次功率母线，双母线架构中有两条独立输出的功率母线。若按照母线调节方式进行划分，可分为全调节母线架构、半调节母线架构以及不调节母线架构。
[0003]目前已有架构中，单母线的主要缺点是一次功率母线易受来自于脉冲式载荷剧烈电压、电流振荡的影响。双母线类体制通过分别为脉冲型载荷与其它常态载荷独立供电的方式，彻底解决了单母线中的扰动问题，保证了其它载荷的供电质量，但能量自主分配、平衡及管理是亟需解决的关键技术。
[0004]以SAR成像式卫星为例，SAR在寿命末期因设备老化需要更大供电电流实现高品质性能，但此时太阳能帆板的输出功率水平衰减至初期的80％左右，能量供需不平衡的矛盾凸显。与此同时，任意母线发生故障时，也需要通过能量自主管理的方式避免卫星功能丧失，从而保证整星的可靠性与安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构及控制方法，可以避免脉冲式载荷对一次功率母线供电质量的影响，提高系统整体灵活度与功率密度并改善帆板的利用率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构，包括：可重构复合母线式卫星电源控制器RPCU，所述RPCU包括：n个PLR_APR模块(n为正整数)，BCDR模块，PLMEA功能电路，MEA功能电路，TM/TC模块，其中：
[0007]所述n个PLR_APR模块，用于从太阳能帆板处获取能量，处理太阳能帆板的输出功率，受所述PLMEA功能电路的输出信号以及MEA功能电路的输出信号的控制，启用相应模块中的APR部分并联输出一次功率母线V
bus
，为各常态有效载荷供电，或者启用相应模块中的PLR部分并联输出脉冲载荷母线PLV
bus
，为低频脉冲式高峰值功率载荷供电；
[0008]所述BCDR模块，是连接V
bus
与蓄电池以及PLV
bus
与蓄电池的充、放电通路；
[0009]TM/TC模块，用于控制和监测RPCU内部各个功率模块的工作状态。
[0010]其中，所述PLR_APR模块的PLR部分或APR部分工作时，根据预设条件启动MPPT功能，以使太阳能帆板输出最大功率。
[0011]其中，所述PLMEA功能电路，用于稳定和调节PLV
bus
的电压，通过检测PLV
bus
输出误差信号V_
PLMEA
，控制PLR部分的输出电流以及PLV
bus
端的BCDR的工作模式；PLR部分根据PLMEA的幅值判定是否启用MPPT功能；
[0012]所述MEA功能电路，用于通过检测V
bus
输出误差信号V_
MEA
，控制APR部分的输出电流以及V
bus
端的BCDR的工作模式；以及，APR部分根据MEA的幅值判定是否启用MPPT功能。
[0013]其中，对于一次功率母线，所述BCDR模块，还用于当V
bus
无法满足有效载荷需求时，蓄电池中储存的能量通过该模块向一次功率母线放电；当V
bus
供给高于有效载荷需求时，一次功率母线通过该模块向蓄电池充电。
[0014]其中，所述TM/TC模块，还用于将所有相关数据传递给卫星控制与数传系统。
[0015]本专利技术还提出一种基于如上所述的母线架构的能量调度控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0016]检测一次功率母线和脉冲载荷母线的控制信号；
[0017]根据所述一次功率母线和脉冲载荷母线的控制信号，调用对应的能量调度控制策略，采用域控制的方式实现各母线间的能量自主分配、平衡及保护。
[0018]其中，所述方法还包括：
[0019]在能量控制中加入对太阳能帆板MPPT功能的调度。
[0020]其中，所述能量调度控制策略包括：
[0021]一次功率母线V
bus
的能量调度控制策略；
[0022]脉冲母线PLV
bus
的能量调度控制策略
[0023]一次功率母线V
bus
与脉冲母线PLV
bus
之间的能量调度策略。
[0024]本专利技术的有益效果是：提供一种适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构及控制方法，该母线架构包括：可重构复合母线式卫星电源控制器RPCU，所述RPCU包括：n个PLR_APR模块，BCDR模块，PLMEA功能电路，MEA功能电路，TM/TC模块，其中：所述n个PLR_APR模块，用于从太阳能帆板处获取能量，处理太阳能帆板的输出功率，受所述PLMEA功能电路的输出信号以及MEA功能电路的输出信号的控制，启用相应模块中的APR部分并联输出一次功率母线V
bus
，为各常态有效载荷供电，或者启用相应模块中的PLR部分并联输出脉冲载荷母线PLV
bus
，为低频脉冲式高峰值功率载荷供电；所述BCDR模块，是连接V
bus
与蓄电池以及PLV
bus
与蓄电池的充、放电通路；TM/TC模块，用于控制和监测RPCU内部各个功率模块的工作状态。
[0025]本专利技术提出适用于该类卫星平台的供电架构，打破传统单一母线的体制，分别为脉冲式载荷及其它载荷提供可重构复合母线，各母线可根据在轨实际需求自主调用太阳能帆板的输入功率流向。此举可避免脉冲式载荷对一次功率母线供电质量的影响，提高系统整体灵活度与功率密度并改善帆板的利用率。相比于单母线体制，该架构可彻底解决中式供电架构中脉冲载荷的扰动问题；相比于现有的双母线体制，该架构可省去功率共享单元，在轨根据实际需求调整太阳能帆板的输入功率流向，实现多母线间功率等级的重新分配。
[0026]本专利技术采用域控制的方式实现各母线间的能量自主分配、平衡及保护，提高RPCU的自主运行能力；并在能量控制中加入对太阳能帆板MPPT功能的调度手段，进一步提高帆板利用率。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构示意图；
[0029]图2为本专利技术一次功率母线的域控制划分示意图；
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构，其特征在于，包括：可重构复合母线式卫星电源控制器RPCU，所述RPCU包括：n个PLR_APR模块，BCDR模块，PLMEA功能电路，MEA功能电路，TM/TC模块，其中：所述n个PLR_APR模块，用于从太阳能帆板处获取能量，处理太阳能帆板的输出功率，受所述PLMEA功能电路的输出信号以及MEA功能电路的输出信号的控制，启用相应模块中的APR部分并联输出一次功率母线V
bus
，为各常态有效载荷供电，或者启用相应模块中的PLR部分并联输出脉冲载荷母线PLV
bus
，为低频脉冲式高峰值功率载荷供电；所述BCDR模块，是连接V
bus
与蓄电池以及PLV
bus
与蓄电池的充、放电通路；TM/TC模块，用于控制和监测RPCU内部各个功率模块的工作状态。2.根据权利要求1所述的适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构，其特征在于，所述PLR_APR模块的PLR部分或APR部分工作时，根据预设条件启动MPPT功能，以使太阳能帆板输出最大功率。3.根据权利要求2所述的适用于脉冲型载荷卫星供电平台的母线架构，其特征在于，所述PLMEA功能电路，用于稳定和调节PLV
bus
的电压，通过检测PLV
bus
输出误差信号V_
PLMEA
，控制PLR部分的输出电流以及PLV
bus
端的BCDR的工作模式；PLR部分根据PLMEA的幅值判定是否启用MPPT功能；所述MEA功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺，曲璐，佟强，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：