【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航天器母线行为仿真系统及方法，属于航天器供配电系统。
技术介绍
1、随着航天器的负载的多样化和复杂化，不仅要求卫星母线的稳态电压满足接口要求，还对母线在50％负载阶跃、特定高频脉动负载、故障等条件下母线的暂态行为提出了要求。
2、现有的航天器母线仿真系统通常只进行能量平衡的仿真，保证母线稳态电压、蓄电池放电深度满足要求，但是无法仿真母线电压毫秒级暂态行为，往往需要通过电源系统设计完成后开展不同动态负载情况下的真实试验，才能对相应母线电压暂态行为的要求进行验证，设计迭代周期长，尤其是在故障情况下，试验验证通常还存在一定的安全性风险，很难覆盖母线暂态响应的最恶劣工况。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，母线电压暂态行为仅通过试验验证迭代周期长以及难以覆盖故障的最恶劣工况的难题，提出了一种航天器母线行为仿真系统及方法。
2、本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
3、一种航天器母线行为仿真系统，包括太阳电池阵电流仿真模块、蓄电池充电电流仿真模块、蓄电池放电电流仿真模块、负载电流仿真模块、母线电压仿真模块、中央控制模块及故障注入模块，其中：
4、太阳电池阵电流仿真模块，根据中央控制模块提供的控制输入电压vmea，获取太阳电池阵电流isa，向母线电压仿真模块输出；
5、蓄电池充电电流仿真模块，根据中央控制模块提供的控制输入电压vmea，获取蓄电池充电电流ibc，向母
6、蓄电池放电电流仿真模块，根据中央控制模块提供的控制输入电压vmea，获取蓄电池放电电流ibd，向母线电压仿真模块输出；
7、负载电流仿真模块，通过负载接口电路、负载需求电流iload确定母线侧负载电流il，向母线电压仿真模块输出；
8、母线电压仿真模块，利用各仿真模块输出的太阳电池阵电流isa、蓄电池充电电流ibc、蓄电池放电电流ibd、母线侧负载电流il确定实际母线电压vbus，并输出至中央控制模块；
9、中央控制模块，根据实际母线电压vbus调整后向太阳电池阵电流仿真模块、蓄电池充电电流仿真模块、蓄电池放电电流仿真模块发送控制输入电压vmea；
10、故障注入模块，预置典型故障工况，通过数据接口连接太阳电池阵电流仿真模块、蓄电池充电电流仿真模块、蓄电池放电电流仿真模块、负载电流仿真模块、母线电压仿真模块和中央控制模块，通过注入故障信息实现故障情况下母线行为仿真。
11、所述中央控制模块根据实际母线电压vbus确定控制输入电压vmea的方法为：
12、采集上一时刻的母线电压值vbus，计算实际母线电压vbus与母线电压参考信号vbusr之差，根据母线的闭环控制模型与计算所得电压差值，获取控制输入电压vmea：
13、vmea＝(vbus-vbusr)*f(mea)
14、式中，f(mea)为母线的闭环控制模型，采用pid控制模型，具体为：
15、f(mea)＝pmea+imea/s+dmea*s
16、式中，pmea、imea、dmea为pid控制模型的输入参数。
17、所述太阳电池阵电流仿真模块内置n个太阳电池分阵电流仿真模型，n为太阳电池分阵数量，太阳电池阵电流isa的确定方法为：
18、第i个太阳电池分阵电流isai初始值为0，当控制输入电压vmea的由高降低至第i个太阳电池分阵参考电压下限vil时，第i个太阳电池分阵电流isai为单个太阳电池分阵工作点电流isai0，当控制输入vmea由低至高至第i个太阳电池分阵参考电压上限vih时，第i个太阳电池分阵电流isai为0，太阳电池阵电流isa为各太阳电池阵电流isai之和：
19、
20、所述蓄电池充电电流仿真模块采用充电逻辑模型实现，蓄电池充电电流ibc的确定方法为：
21、蓄电池充电电流仿真模块内置充电逻辑模型，当控制输入vmea高于蓄电池充电调节上限vbch时，单个蓄电池充电模块的充电电流ibci为最大充电电流ibcm；当控制输入vmea低于蓄电池充电调节下限vbcl时，单个蓄电池充电模块ibci为0；当控制输入vmea处于vbcl和vbch之间时，蓄电池充电电流ibc计算为：
22、ibc＝ibcm/(vbch-vbcl)*(vmea-vbcl)*nbc
23、式中，nbc为蓄电池充电模块的数量。
24、所述蓄电池放电电流仿真模块采用放电逻辑模型实现，蓄电池放电电流ibd的确定方法为：
25、蓄电池放电电流仿真模块内置放电逻辑模型，当控制输入vmea高于蓄电池放电调节上限vbdh时，单个蓄电池放电模块的放电电流ibdi为0；当控制输入vmea低于蓄电池放电调节下限vbdl时，单个蓄电池放电模块的放电电流ibdi为最大放电电流ibdm；当控制输入vmea处于vbdl和vbdh之间时，蓄电池充电电流ibd计算为：
26、ibd＝ibdm/(vbdh-vbdl)*(vbdh-vmea)*nbd
27、式中，nbd为蓄电池放电模块的数量。
28、所述负载电流仿真模块内设置有负载接口电路，用于连接母线及仿真系统，通过负载需求电流iload和负载接口电路计算母线侧负载电流il的方法具体为：
29、
30、式中，ll为负载接口电路电感，rl为负载接口电路电阻，cl为负载接口电路电容,负载需求电流iload预置负载阶跃、特定高频脉动负载，用于确定母线电压vbus的行为曲线。
31、所述母线电压仿真模块利用各仿真模块输出的电流值计算实际母线电压vbus的具体方法为：
32、
33、式中，cbus为母线电容容值。
34、所述故障注入模块预置的典型故障工况具体包括：
35、负载短路、任一太阳电池分阵输出为0，任一蓄电池充电电路短路、任一蓄电池放电电路短路、蓄电池停止充电、母线电容容值下降。
36、注入负载短路故障后，于特定仿真时刻，将iload设置为负载短路电流与预置特定负载电流之和，并根据外部指令或过流保护模型，将iload设置为预置特定负载电流；
37、注入任一太阳电池分阵输出为0故障后，于特定仿真时刻，将第i个分阵输出电流置为0，并根据外部指令在特定仿真时刻，计算第i个太阳电池分阵输出电流isa；
38、注入任一蓄电池充电电路短路故障后，于特定仿真时刻，将预置蓄电池充电模块的数量nbc减小1，并根据外部指令在特定仿真时刻，恢复原预置蓄电池充电模块的数量；
39、注入任一蓄电池放电电路短路故障后，于特定仿真时刻，将预置蓄电池放电模块的数量nbd减小1，并根据外部指令在特定仿真时刻，恢复原预置蓄电池放电模块的数量；
40、注入蓄电池停止充电故障后，于特定仿真时刻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
8.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
9.一种根据权利要求8所述的航天器母线行为仿真系统实现的航天器母线行为仿真方法，其特征在于包括：
10.根据权利要求9所述的一种航天器母线行为仿真方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的一种航天器母线行为仿真系统，其特征在于：
6.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：章玄，余文涛，贠磊，李键，李康，葛斯乔，寻薇，赵田，贺奉平，王利然，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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