CN103280857A - 一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法属于机电控制领域，该系统包括小卫星用太阳能蓄电池、小卫星二次电源系统、反作用飞轮电机和反作用飞轮电控系统，小卫星二次电源系统通过反向电压隔离二极管提供给反作用飞轮电机电源，在反作用飞轮电机制动过程中在反作用飞轮电控系统的控制下将产生的泵生电压通过充电二极管传送给小卫星用太阳能蓄电池，实现能量的回馈利用。本发明能够在反作用飞轮制动过程中将反作用飞轮电机的机械能转换为电能，实现能量的回收利用，提高微小卫星能源利用率。

Description

一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法

技术领域

本发明属于机电控制技术领域，具体涉及一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法。

背景技术

在反作用飞轮工程实践中，在反作用飞轮的调节过程中经常会遇到将反作用飞轮从高转速降低至低转速的场合，例如在反作用飞轮运行在高速时，常需要对反作用飞轮进行卸载。目前，常用的反作用飞轮在降速过程中的调节方法主要是采用能耗电阻将机械能转换为热能的方法对反作用飞轮进行降速。在小卫星的应用场合，能源利用率问题额外突出，该方法没有充分的利用反作用飞轮降速时的泵生特性，对降速过程中产生的能量没有合理利用。所以上述技术不能实现对小卫星能源的有效使用。

发明内容

为了解决现有反作用飞轮降速过程中能源利用的不足，本发明提供一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，该反作用飞轮控制方法适用的系统包括：一次电源、电压传感器、电流传感器、位置传感器、数字控制器、充电二极管、MOS管驱动、MOS管桥电路、反作用飞轮电机、太阳能帆板蓄电池、飞轮供电隔离二极管和缓冲电容；该反作用飞轮控制方法具体包括以下步骤：

当反作用飞轮运行一三象限电动状态下时，一次电源通过飞轮供电隔离二极管向反作用飞轮电机供电，反作用飞轮电机处于加速状态或匀速状态；

当反作用飞轮运行二四象限发电状态下时，数字控制器将通过MOS管驱动将驱动MOS管桥电路转换为全桥斩波驱动，反作用飞轮电机向缓冲电容充电；当缓冲电容充电的电压大于充电二极管管压降和太阳能帆板蓄电池的电压和时，反作用飞轮电机通过充电二极管向太阳能帆板蓄电池充电。

上述技术方案中，当反作用飞轮运行二四象限发电状态下时，MOS管桥电路在全桥驱动时为上下同时斩波。

上述技术方案中，当反作用飞轮运行一三象限电动状态下时，MOS管桥电路在全桥驱动时为上侧斩波或下侧斩波。

上述技术方案中，一次电源通过飞轮供电隔离二极管与反作用飞轮电机连接，反作用飞轮电机通过充电二极管与太阳能帆板蓄电池连接。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，能够在反作用飞轮制动过程中将反作用飞轮电机的机械能转换为电能，实现能量的回收利用，提高微小卫星能源利用率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明反作用飞轮控制原理框图。

图中的附图标记表示为：

1、一次电源，2、电压传感器，3、电流传感器，4、位置传感器，5、数字控制器，6、充电二极管，7、MOS管驱动，8、MOS管桥电路，9、反作用飞轮电机，10、太阳能帆板蓄电池，11、飞轮供电隔离二极管，12、缓冲电容。

具体实施方式

本发明的发明思想为：本发明的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，属于机电控制领域，该控制方法适用的系统包括小卫星用太阳能蓄电池、小卫星一次电源系统、反作用飞轮电机和反作用飞轮电控系统，小卫星一次电源系统通过反向电压隔离二极管提供给反作用飞轮电机电源，在反作用飞轮电机制动过程中在反作用飞轮电控系统的控制下将产生的泵生电压通过充电二极管传送给小卫星用太阳能蓄电池，实现能量的回馈利用。本发明的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，能够在反作用飞轮制动过程中将反作用飞轮电机的机械能转换为电能，实现能量的回收利用，提高微小卫星能源利用率。

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法包括一次电源1、电压传感器2、电流传感器3、位置传感器4、数字控制器5、充电二极管6、MOS管驱动7、MOS管桥电路8、反作用飞轮电机9、太阳能帆板蓄电池10、飞轮供电隔离二极管11和缓冲电容12。一次电源1采用28V稳压源供电，经二次电源转换后产生两路输出，一路为逻辑电路供电提供5V电源，另一路为反作用飞轮电机9提供驱动电源，电流传感器3采用隔离霍尔电流传感器，数字控制器5采用FPGA，MOS管驱动7采用IR2110器件，反作用飞轮电机9由三相星型绕组电机构成。一次电源1通过飞轮供电隔离二极管11与反作用飞轮电机9连接，反作用飞轮电机9通过充电二极管6与太阳能帆板蓄电池10连接。

卫星向载荷供电的一次电源1向反作用飞轮电机9提供供电电压，反作用飞轮电机9将在电压传感器2、电流传感器3、位置传感器4、数字控制器5、充电二极管6、MOS管驱动7、MOS管桥电路8的协同作用下工作。

1）当反作用飞轮运行一三象限电动状态下时，一次电源1通过飞轮供电隔离二极管向反作用飞轮电机9供电，向反作用飞轮电机9处于加速状态或匀速状态。数字控制器5将通过MOS管驱动7、MOS管桥电路8的协同作用将电能转换为机械能。反作用飞轮电机MOS管桥电路8在全桥驱动时为上侧斩波或下侧斩波。

2）当反作用飞轮运行二四象限发电状态下时，数字控制器5将通过MOS管驱动7将驱动MOS管桥电路转换为全桥斩波驱动，反作用飞轮电机9向缓冲电容充电12，当缓冲电容充电12的电压大于充电二极管6管压降和太阳能帆板蓄电池10的电压和时，反作用飞轮电机9通过充电二极管6向太阳能帆板蓄电池10充电，从而将反作用飞轮降速过程中的动能转换为电能，提高了小卫星蓄电池的利用率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，该反作用飞轮控制方法适用的系统包括：一次电源（1）、电压传感器（2）、电流传感器（3）、位置传感器（4）、数字控制器（5）、充电二极管（6）、MOS管驱动（7）、MOS管桥电路（8）、反作用飞轮电机（9）、太阳能帆板蓄电池（10）、飞轮供电隔离二极管（11）和缓冲电容（12）；其特征在于，该反作用飞轮控制方法具体包括以下步骤：

当反作用飞轮运行一三象限电动状态下时，一次电源（1）通过飞轮供电隔离二极管向反作用飞轮电机（9）供电，反作用飞轮电机（9）处于加速状态或匀速状态；

当反作用飞轮运行二四象限发电状态下时，数字控制器（5）将通过MOS管驱动（7）将驱动MOS管桥电路（8）转换为全桥斩波驱动，反作用飞轮电机（9）向缓冲电容（12）充电；当缓冲电容（12）的电压大于充电二极管（6）管压降和太阳能帆板蓄电池（10）的电压和时，反作用飞轮电机（9）通过充电二极管（6）向太阳能帆板蓄电池（10）充电。

2.如权利要求1所述的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，其特征在于，当反作用飞轮运行二四象限发电状态下时，MOS管桥电路（8）在全桥驱动时为上下同时斩波。

3.如权利要求1所述的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，其特征在于，当反作用飞轮运行一三象限电动状态下时，MOS管桥电路（8）在全桥驱动时为上侧斩波或下侧斩波。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的提高微小卫星能源利用率的反作用飞轮控制方法，其特征在于，一次电源（1）通过飞轮供电隔离二极管（11）与反作用飞轮电机（9）连接，反作用飞轮电机（9）通过充电二极管（6）与太阳能帆板蓄电池（10）连接。

Images