一种航天器静电放电能量自收集装置及静电收集设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种航天器静电放电能量自收集装置及静电收集设备

【技术实现步骤摘要】
一种航天器静电放电能量自收集装置及静电收集设备


[0001]本专利技术涉及航天
，尤其涉及一种航天器静电放电能量自收集装置及静电收集设备
。

技术介绍

[0002]不等量充电是绝缘表面中不同特性
、
不同结构以及处于不同环境条件的材料各自达到局部平衡充电，从而可能导致不同表面间存在电势差
。
长期的不等量充电会诱发表面放电，放电会对材料性能和电子系统产生影响甚至损伤，这也是航天器介质材料绝缘损坏的一个重要因素
。
[0003]目前航天器能量收集大多采用光伏储能的太阳电池阵，航天器材料易受到不等量充电的影响，也无法收集附着在航天器材料的静电放电能量，因为太空环境十分复杂，在地球静止轨道上存在大量等离子体
。
随着近年来工作电压设计的提升，太阳电池阵与太空等离子体耦合的机会也大大增加，使静电放电的几率提高
。
太阳电池阵表面的静电放电是由表面充电引起的，其能量主要来自储存在太阳电池中的玻璃盖板的静电能
。
这种静电放电称之为一次静电放电，一次静电放电会导致太阳能电池阵表面材料性能下降并产生电磁脉冲干扰，但并没有足够的能量来破坏太阳能电池阵
。
但一次放电可以瞬间使太阳能电池阵电路短路，引发二次放电
。
二次放电的持续时间比触发静电放电更长，它通过从分阵电路中收集能量来维持
。
二次放电可能导致高压太阳能电池阵永久性电路短路，放电电流会一直流动，直到绝缘层基底被热击穿
。
[0004]因此亟待提出一种静电放电能量自收集装置以解决静电放电对航天器的干扰和损坏
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种航天器静电放电能量自收集装置及静电收集设备，用以解决现有航天器因静电放电而受到干扰和损坏的技术问题
。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种航天器静电放电能量自收集装置，该装置包括充电模块和功率控制模块；其中，所述充电模块分别与具有静电放电能量的航天器的静电放电部件和所述功率控制模块连接，所述功率控制模块与航天器低能耗部件连接，所述充电模块包括
MOS
开关电路和超级电容器组；所述
MOS
开关电路分别与所述静电放电部件
、
所述功率控制模块以及所述超级电容器组连接；所述充电模块用于回收所述静电放电部件的静电放电能量并进行存储；所述功率控制模块用于将所述静电放电能量进行转化后输出至所述航天器低能耗部件，为所述航天器低能耗部件提供电能；所述功率控制模块包括单片机
、
功率电流回路
、
信号反馈电路和栅极驱动电路；其中，所述单片机分别与所述信号反馈电路和所述栅极驱动电路连接，所述功率
电流回路分别与所述超级电容器组
、
所述信号反馈电路
、
所述栅极驱动电路以及所述航天器低能耗部件连接，所述栅极驱动电路分别与所述
MOS
开关电路连接，所述信号反馈电路与所述
MOS
开关电路连接
。
[0007]可选的，所述超级电容器组用于回收所述静电放电部件的静电放电能量并进行存储；所述
MOS
开关电路用于响应所述功率控制模块发出的指令，控制所述超级电容器组与所述静电放电部件之间的通断
。
[0008]可选的，所述功率电流回路用于将所述超级电容器组中存储的所述静电放电能量进行转换后输出至所述航天器低能耗部件；所述信号反馈电路用于对所述
MOS
开关电路进行检测，得到所述超级电容器组的当前电量和所述静电放电部件的表面电势差，并将所述当前电量和所述表面电势差反馈至所述单片机；所述单片机用于接收所述当前电量和所述表面电势差，并在所述当前电量的值大于预设电量值或所述表面电势差的值小于超级电容器组的电压值时，通过所述栅极驱动电路断开所述充电模块与所述静电放电部件之间的连接
。
[0009]可选的，所述信号反馈电路还用于对输入所述功率电流回路的电压进行检测，并将检测结果反馈至所述单片机，以使所述单片机在所述检测结果异常时通过所述栅极驱动电路断开所述充电模块与所述功率电流回路之间的连接
。
[0010]可选的，还包括放电保护电路；其中，所述放电保护电路设置于所述静电放电部件与所述充电模块之间，用于对所述充电模块进行过充保护
。
[0011]可选的，所述放电保护电路包括自恢复保险丝
、
二极管和压敏电阻；其中，所述自恢复保险丝和所述二极管串联在所述静电放电部件与所述充电模块之间的一条支路上，所述压敏电阻并联在所述静电放电部件与所述充电模块之间
。
[0012]可选的，还包括辅助电源电路；其中所述辅助电源电路分别与所述充电模块以及所述功率控制模块连接；所述辅助电源电路用于将所述充电模块中存储的所述静电放电能量进行降压转换后输出至所述功率控制模块，为所述功率控制模块提供开启电压
。
[0013]可选的，所述静电放电部件包括单独设置的多个孤立静电部件；其中，所述多个孤立静电部件通过多段导线串联，且所述多段导线之间无物理接触
。
[0014]可选的，所述静电放电部件通过导线连接至所述充电模块的正输入端，所述充电模块的负输入端通过导线与所述航天器的绝缘部件连接
。
[0015]本专利技术还提供一种静电收集设备，所述静电收集设备包括上述的航天器静电放电能量自收集装置
。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的航天器静电放电能量自收集装置包括充电模块和功率控制模块；其中，充电模块分别与具有静电放电能量的航天器材料和功率控制模块连接，功率控制模块与航天器低能耗部件连接；通过充电模块回收航天器材料的静电放电能量并进行存储；采用功率控制模块将静电放电能量进行转化后输出至航天器低能耗部
件，为航天器低能耗部件提供电能，可以有效自动收集静电放电能量并加以利用，降低了航天器静电放电发生的可能性
。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图
。
[0018]图1为本专利技术提供的航天器静电放电能量自收集装置一实施例的结构示意图
。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航天器静电放电能量自收集装置，其特征在于，包括充电模块和功率控制模块；其中，所述充电模块分别与具有静电放电能量的航天器的静电放电部件和所述功率控制模块连接，所述功率控制模块与航天器低能耗部件连接，其中，所述充电模块包括
MOS
开关电路和超级电容器组，所述
MOS
开关电路分别与所述静电放电部件
、
所述功率控制模块以及所述超级电容器组连接；所述充电模块用于回收所述静电放电部件的静电放电能量并进行存储；所述功率控制模块用于将所述静电放电能量进行转化后输出至所述航天器低能耗部件，为所述航天器低能耗部件提供电能；所述功率控制模块包括单片机
、
功率电流回路
、
信号反馈电路和栅极驱动电路；其中，所述单片机分别与所述信号反馈电路和所述栅极驱动电路连接，所述功率电流回路分别与所述超级电容器组
、
所述信号反馈电路
、
所述栅极驱动电路以及所述航天器低能耗部件连接，所述栅极驱动电路分别与所述
MOS
开关电路连接，所述信号反馈电路与所述
MOS
开关电路连接
。2.
根据权利要求1所述的航天器静电放电能量自收集装置，其特征在于，所述超级电容器组用于回收所述静电放电部件的静电放电能量并进行存储；所述
MOS
开关电路用于响应所述功率控制模块发出的指令，控制所述超级电容器组与所述静电放电部件之间的通断
。3.
根据权利要求2所述的航天器静电放电能量自收集装置，其特征在于，所述功率电流回路用于将所述超级电容器组中存储的所述静电放电能量进行转换后输出至所述航天器低能耗部件；所述信号反馈电路用于对所述
MOS
开关电路进行检测，得到所述超级电容器组的当前电量和所述静电放电部件的表面电势差，并将所述当前电量和所述表面电势差反馈至所述单片机；所述单片机用于接收所述当前电量和所述表面电势差，并在所述当前电量的值大于预...

【专利技术属性】
技术研发人员：付乾鑫，张国治，黄周，张晓星，王新宇，田双双，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：