一种复合式SAR卫星电源系统技术方案

本发明专利技术提出了一种复合式SAR卫星电源系统，配置单组锂离子蓄电池，通过在双母线之间加入放电变换器，实现全调节母线能量供应不足时不调节母线通过放电变换器为全调节母线负载提供能量需求；在此基础上，通过加入高效大功率滤波器来消除由于脉冲负载工作而导致的不调节母线脉动对放电变换器输入的影响，进一步提高卫星供电系统的可靠性和安全性。步提高卫星供电系统的可靠性和安全性。步提高卫星供电系统的可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合式SAR卫星电源系统


[0001]本专利技术属于空间SAR卫星电源
，具体涉及到一种复合式SAR卫星电源系统架构设计。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种主动式微波成像传感器，其不受天气、气候的影响，能全天候、高分辨率、大区域对地观测，在军事侦察、活动监测、目标识别等领域已得到广泛应用。电源系统作为SAR卫星的重要组成部分，负责为卫星平台设备及载荷负载提供能量，是卫星正常运行的基本保障。然而，SAR卫星电源系统一般具有峰值功率大、脉冲供电的特点，载荷功率需求可达5
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30kW，远大于普通卫星的功率需求。传统的SAR卫星双母线电源系统分别为全调节母线和不调节母线配置能量型和功率型锂离子蓄电池组，全调节母线对应的一组供给平台稳定负载，不调节母线对应的一组供给SAR载荷脉冲负载，二者相互独立，可有效避免脉冲负载对稳定负载的干扰；但考虑到全调节母线负载的高稳定特性，往往还需配置放电变换器实现阴影期时能量型蓄电池组到全调节母线的功率分配，这导致整个电源系统的设备数量较多，控制复杂，体积和质量相对较大，能源利用率较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种复合式SAR卫星电源系统拓扑架构，在满足全调节母线负载高稳定供电需求的前提下，又可兼顾不调节母线大功率脉冲供电的快速响应特性，提高了SAR卫星电源系统的功率密度和功率利用率。
[0004]本专利技术的技术解决方案是：
[0005]一种复合式SAR卫星电源系统，包括：全调节母线电源控制器、不调节母线电源控制器、平台太阳阵、载荷太阳阵、大功率滤波器和锂离子蓄电池组；
[0006]不调节母线电源控制器接收载荷太阳阵传来的功率信号，对所述功率信号进行调节和分配，传送给大功率滤波器和蓄电池组；蓄电池组向不调节母线传送功率信号；
[0007]大功率滤波器接收不调节母线电源控制器和蓄电池组传来的功率信号，进行滤波处理，然后将滤波处理后的功率信号送至全调节母线电源控制器；
[0008]全调节母线控制器接收平台太阳阵和大功率滤波器传来的功率信号，对所述功率信号进行调节和分配并送至全调节母线。
[0009]优选地，所述的全调节母线控制器，包括：分流模块、主误差放大器MEA和放电调节器；
[0010]分流模块接收平台太阳阵输出的能量；
[0011]主误差放大器MEA通过控制分流模块和放电调节器的工作状态，调节平台太阳阵、蓄电池组和全调节母线之间的功率平衡；
[0012]平台太阳阵输出的能量经分流模块调节后与放电调节器输出一起供给全调节母
线。
[0013]优选地，分流模块包含多路并联的顺序开关分流调节电路，每个顺序开关分流调节电路与一路平台太阳阵对应。
[0014]优选地，放电调节器包含多个隔离型DCDC通用模块，各隔离型DCDC通用模块间无共用电路。
[0015]优选地，主误差放大器MEA调节平台太阳阵、蓄电池组和全调节母线之间功率平衡的方法，具体为：
[0016]主误差放大器MEA通过实时采样全调节母线电压并与给定基准信号比较运算后产生MEA电压控制信号；
[0017]根据MEA电压控制信号判定卫星运行于阴影区还是阳照区；
[0018]当卫星运行于阴影期时，蓄电池组输出功率经大功率滤波器处理和放电调节器变换后，为整星全调节母线的负载供电；
[0019]当卫星运行于光照期且MEA电压控制信号处于放电域时，平台太阳阵输出功率经分流模块调节后全部输出到全调节母线侧仍不满足负载需求，全调节母线的能量需求大于平台太阳阵输出功率，此时平台太阳阵和蓄电池组经大功率滤波器滤波和放电变换器变换后联合为整星全调节母线的负载供电；
[0020]当卫星运行在光照期且MEA电压控制信号处于分流域时，全调节母线功率需求小于平台太阳阵输出功率，平台太阳阵输出功率经全调节母线电源控制器内部的分流模块分流调节后为全调节母线的负载供电。
[0021]优选地，不调节母线控制器包括：充电分流模块和蓄电池误差放大器；
[0022]载荷太阳阵输出的能量经过充电分流模块调节后与锂离子蓄电池组相连；
[0023]蓄电池误差放大器BEA用于对载荷太阳阵输出的功率信号进行调节和分配。
[0024]优选地，充电分流模块包含多路并联的顺序开关充电分流电路，每个顺序开关分流调节电路与一路载荷太阳阵对应。
[0025]优选地，每路顺序开关充电分流电路设置有对应的充电分流电路基准值。
[0026]优选地，蓄电池误差放大器BEA对载荷太阳阵功率信号进行调节和分配的方法，具体为：
[0027]蓄电池误差放大器BEA通过实时采样蓄电池组电压得到BEA电压控制信号；
[0028]蓄电池组充电，蓄电池组电压逐渐增大的过程中，BEA电压控制信号逐渐增大，当BEA电压控制信号大于某一路顺序开关充电分流电路对应的充电分流电路基准值时，其对应的载荷太阳阵为充电终止状态，通过充电分流电路对地分流；
[0029]蓄电池组放电，蓄电池组电压逐渐减小的过程中，BEA电压控制信号逐渐减小，当BEA电压控制信号小于某一路顺序开关充电分流电路对应的充电分流电路基准值时，其对应的载荷太阳阵为充电解锁状态，通过充电分流电路对蓄电池进行充电，进而使蓄电池组达到能量平衡。
[0030]优选地，还包括：电源下位机；
[0031]电源下位机用于在线检测锂离子蓄电池组的健康状态，采集太阳阵、蓄电池组、全调节母线电源控制器和不调节母线电源控制器的输入输出的电参数，并传送给地面飞行控制中心。
[0032]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0033]1)相比于传统双独立母线电源系统两组蓄电池配置，本专利技术复合式SAR卫星电源系统只配置一组锂离子蓄电池，通过放电调节器实现不调节母线到全调节母线的能量分配，可提高母线利用率并显著减小整个卫星电源系统的体积和重量。
[0034]2)相比于其它复合母线空间卫星电源系统，本专利技术全调节母线控制器和不调节母线控制器分别配置平台太阳阵和载荷太阳阵，一定程度上可保证在放电变换器器突然故障退出的状态下，不至于在短时间范围内全调节母线出现输出掉电的情况，提高了系统的可靠性和冗余度。并且，通过不调节母线控制器可实现对锂离子蓄电池组的在线式充放电管理及健康状态评估。
[0035]3)相比于其它复合母线及重构双母线等SAR电源系统不考虑脉冲负载对放电变换器影响的设计方案，本专利技术所提出的电源系统拓扑架构通过在放电调节器输入端设置高效大功率滤波器来抑制SAR卫星载荷脉冲负载开机工作造成的不调节母线波动对放电调节器输入端的影响，降低设计难度的同时提高整个SAR电源系统工作的稳定性和可靠性，这是复合式SAR电源系统的关键技术。
附图说明
[0036]图1为本专利技术所述的复合式SAR卫星电源系统结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合式SAR卫星电源系统，其特征在于，包括：全调节母线电源控制器、不调节母线电源控制器、平台太阳阵、载荷太阳阵、大功率滤波器和锂离子蓄电池组；不调节母线电源控制器接收载荷太阳阵传来的功率信号，对所述功率信号进行调节和分配，传送给大功率滤波器和蓄电池组；蓄电池组向不调节母线传送功率信号；大功率滤波器接收不调节母线电源控制器和蓄电池组传来的功率信号，进行滤波处理，然后将滤波处理后的功率信号送至全调节母线电源控制器；全调节母线控制器接收平台太阳阵和大功率滤波器传来的功率信号，对所述功率信号进行调节和分配并送至全调节母线。2.根据权利要求1所述的一种复合式SAR卫星电源系统，其特征在于，所述的全调节母线控制器，包括：分流模块、主误差放大器MEA和放电调节器；分流模块接收平台太阳阵输出的能量；主误差放大器MEA通过控制分流模块和放电调节器的工作状态，调节平台太阳阵、蓄电池组和全调节母线之间的功率平衡；平台太阳阵输出的能量经分流模块调节后与放电调节器输出一起供给全调节母线。3.根据权利要求2所述的一种复合式SAR卫星电源系统，其特征在于，分流模块包含多路并联的顺序开关分流调节电路，每个顺序开关分流调节电路与一路平台太阳阵对应。4.根据权利要求2所述的一种复合式SAR卫星电源系统，其特征在于，放电调节器包含多个隔离型DCDC通用模块，各隔离型DCDC通用模块间无共用电路。5.根据权利要求2所述的一种复合式SAR卫星电源系统，其特征在于，主误差放大器MEA调节平台太阳阵、蓄电池组和全调节母线之间功率平衡的方法，具体为：主误差放大器MEA通过实时采样全调节母线电压并与给定基准信号比较运算后产生MEA电压控制信号；根据MEA电压控制信号判定卫星运行于阴影区还是阳照区；当卫星运行于阴影期时，蓄电池组输出功率经大功率滤波器处理和放电调节器变换后，为整星全调节母线的负载供电；当卫星运行于光照期且MEA电压控制信号处于放电域时，平台太阳阵输出功率经分流模块调节后全部输出到全调节母线侧仍不满足负载需求，全调节母线的能量需求大于平台太阳阵输出功率，此...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永伟，鲍克海，李后春，郭形发，程昱，范凌云，万之豪，施嘉昊，刘咏晖，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：