一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的大功率航天器电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的大功率航天器电源系统。该发明专利技术电源系统实现MPPT与SR(分流调节)综合控制、实时太阳电池阵输出最大功率点跟踪、锂离子蓄电池组自主充电管理、一次母线可靠安全建立、故障自主隔离等。系统包括多个MPPT功率调节模块、锂离子蓄电池组、一个或多个SR功率调节模块、一个或多个太阳电池阵等组成。本发明专利技术电源系统具有太阳电池阵利用率高、锂离子蓄电池组自主充电管理、系统功率易扩展、母线品质高、加电灵活、可靠性高的特点，特别适用于环境温度变化大、系统比能量要求高的深空探测航天应用场合。场合。场合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的大功率航天器电源系统


[0001]本专利技术是一种航天器电源系统，特别是一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪(MPPT)技术的高功率密度大功率航天器电源系统，属于航天器电源系统领域。

技术介绍

[0002]随着航天任务的发展，深空探测成为航天任务的重要组成部分，以火星探测、小行星探测为代表的深空探测任务对航天器电源系统提出了更高的要求，由于体积、重量的限制，深空探测航天器电源系统具有更高的比功率要求，要在更小的太阳电池阵面积、更小的体积与质量限制下，提供更大的功率，将电源系统重量占整星的比重由传统地球轨道卫星的30～40％降低到15～20％。此外，深空探测任务中环境温度、光照强度变化大，当前航天器电源系统中采用的传统SR(串联分流调节)控制方法，无法在温度及光照强度大范围变化的情况下实现合理设计，无法满足深空航天任务需要。基于MPPT(最大功率点跟踪)技术的航天器电源系统能很好的解决上述问题，MPPT技术能够在温度及光照强度大范围变化的情况下实现太阳电池阵的最大功率输出，最大限度的提高系统的比功率，满足温度及光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的航天器电源系统，其特征在于：包括多个MPPT功率调节模块、锂离子蓄电池组、一个或多个SR功率调节模块和一个或多个太阳电池阵；所有MPPT功率调节模块的输出通过二极管隔离后汇成一次母线，一次母线与蓄电池充放电开关K1、负载开关K2及母线滤波电容C一端连接，蓄电池充放电开关K1另一端连接锂离子蓄电池组正，负载开关K2另一端连接负载R，滤波电容C另一端与地连接；所述一个或多个SR功率调节模块，每个SR功率调节模块输入端连接一个太阳电池阵，输出端连接到一次母线，SR功率调节模块和MPPT功率调节模块对一次母线进行统一控制，实现母线的可靠建立、锂离子蓄电池组的充电管理、系统功率变换与调节功能。2.根据权利要求1所述一种基于MPPT技术的航天器电源系统，其特征在于：所述多个MPPT功率调节模块，其中一个或多个作为备份模块，每个主份MPPT功率调节模块输入端通过单刀双掷开关连接一个太阳电池阵，通过切换单刀双掷开关，可以将每个主份MPPT功率调节模块对应的太阳电池阵输出切换至备份MPPT功率调节模块的输入；当主份模块故障后，将故障主份模块对应的太阳电池阵输出切换至备份模块，实现主份故障隔离。3.根据权利要求2所述一种基于MPPT技术的航天器电源系统，其特征在于：所述MPPT功率调节模块包括功率模块和MPPT控制电路模块；MPPT控制电路模块采集太阳电池阵输出电压及电流，通过MPPT参考信号产生逻辑产生控制信号Vref，该信号与太阳电池阵输出电压信号V
SA
进行比较放大，产生MPPT跟踪控制信号V
mppt
，该信号为太阳电池阵最大功率点跟踪控制信号；此外，通过电阻R1和电阻R2分压采集一次母线电压，并将该电压信号与一次母线稳压值参考电压V
ref1
进行比较放大，生成稳压控制信号V
BEA
；稳压控制信号V
BEA
与MPPT跟踪控制信号V
mppt
通过隔离二极管D4和隔离二极管D5隔离后连接在一次，形成功率模块控制信号Vc；当一次母线电压值小于设定电压值时，V
mppt
起作用，实现太阳电池阵最大功率点跟踪控制，当一次母线电压值达到设定电压值时，V
BEA
起作用，V
BEA
控制功率模块实...

【专利技术属性】
技术研发人员：石海平，刘治钢，陈燕，汪静，穆浩，朱立颖，马亮，井元良，孟洋洋，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：