CN104821782B - 一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法 - Google Patents

一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种软件和硬件结合的分流控制装置,其包含:硬件控制电路接受母线电压反馈产生脉宽调制信号,控制第一开关管导通或关断;软件控制信号输出高电平或低电平,控制第二开关导通或关断;硬件控制电路工作正常时,软件控制信号输出高电平,第二开关管一直导通;硬件控制电路故障,导致第一开关管一直导通而不能关断时,软件控制信号根据母线电压反馈输出高电平或者低电平,控制第二开关导通或关断,进而实现对太阳电池阵多余能量进行分流。本发明分流控制装置,采用软件和硬件相结合的控制方式,提高了卫星分流控制的可靠性和安全性。

Description

一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法
技术领域
本发明涉及空间电源技术领域,具体涉及一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法。
背景技术
太阳电池阵本身由于受到太阳入射角、卫星出地影时温度激烈变化等诸多因素的影响,其输出特性包括电流和电压都会发生变化;同时由于卫星负载功率经常变化,在轨道某个时间太阳电池阵输出功率富余。因此分流控制装置它一方面使太阳电池阵的供电母线电压稳定,另一方面把太阳电池阵多余的能量通过热能辐射到太空中。
传统的分流控制装置由硬件控制电路控制两个开关管,当硬件控制电路发生故障时,导致两个开关管常导通。一种软件和硬件结合的分流控制装置,采用软件和硬件相结合的控制方式,一个开关管由硬件控制电路控制,另一个开关管由软件控制。提高了卫星分流控制的可靠性和安全性。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明解决的问题是提供一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法,提高了卫星分流控制的可靠性和安全性。
为解决上述问题,本发明提供一种软件和硬件结合的分流控制装置,该装置包括太阳电池阵、硬件控制电路、软件控制、二极管、第一开关管、第二开关管、蓄电池、负载,其中,所述太阳电池阵为负载提供能源;所述硬件控制电路接受母线电压反馈产生脉宽调制信号,控制第一开关管导通或关断;所述软件控制产生软件控制信号,输出高电平或低电平,控制第二开关导通或关断;所述二极管为隔离二极管;所述第一开关管和第二开关管同时导通时,实现太阳电池阵多余能源对地分流;第一开关管或第二开关管有一个开关管关断时,太阳电池阵不能实现多余能源对地分流;所述蓄电池为7节单体串联的锂离子蓄电池,阴影期为负载提供能源。
作为一种改进方案,所述分流控制装置为不调节母线方式,蓄电池与卫星母线直接连接,蓄电池电压与母线电压相同,当太阳电池阵提供的能源不能满足负载要求时,由蓄电池为负载供电。
进一步,所述硬件控制电路接受母线电压反馈,当太阳电池阵提供的能源大于负载功率和蓄电池充电功率时,硬件控制电路输出第一开关信号,控制第一开关管导通;当太阳电池阵提供的能源小于负载功率时,硬件控制电路输出第二开关信号,控制第一开关管关断。
作为一种改进方案,所述软件控制产生软件控制信号,分流控制装置工作正常时,软件控制信号一直输出高电平,控制第二开关管导通。
作为一种改进方案,所述硬件控制电路出现故障而一直输出高电平,导致第一开关管一直导通时,此时由软件控制根据母线电压反馈控制第二开关管导通或关断。
本发明的另一技术方案在于,提出一种软件和硬件结合的分流控制方法,该方法包含以下步骤:
步骤1、软件控制检测母线电压,当母线电压在正常工作范围(25.4V~29.2V)时,软件控制信号输出高电平,控制第二开关管导通;
步骤2、软件控制检测母线电压,当母线电压低于25.4V或者高于29.2V时,软件控制进入故障模式;
步骤2.1、软件控制检测母线电压,当母线电压低于25.4V时,软件控制信号输出低电平,控制第二开关管关断,分流控制装置不实现对地分流,太阳电池阵多余的能源全部对蓄电池进行充电;
步骤2.2、软件控制检测母线电压,当母线电压高于29.2V时,软件控制信号输出高电平,控制第二开关管导通,实现对分流控制装置的对地全分流,此时负载所需功率由蓄电池单体提供;
步骤2.3、蓄电池给负载供电,软件控制检测母线电压,当母线电压低于25.4V时,则跳转到步骤2.1,太阳电池阵给负载供电,剩余的能源全部对蓄电池充电;
步骤2.4、软件控制检测母线电压,当母线电压高于29.2V时,则跳转到步骤2.2。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
由于本发明所述的分流控制装置,当硬件控制电路故障,导致第一开关管一直导通,软件控制信号根据母线电压反馈输出高电平或者低电平,控制第二开关管导通或关断,进而实现对太阳电池阵多余能量进行分流。本发明分流控制装置,采用软件和硬件相结合的控制方式,提高了卫星分流控制的可靠性和安全性。
附图说明
图1是本发明软件和硬件结合的分流控制装置的结构示意图。
图2是图1所示的软件和硬件结合的分流控制方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效,下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1,一种软件和硬件结合的分流控制装置,该装置包括太阳电池阵1、硬件控制电路2、软件控制3、二极管4、第一开关管5、第二开关管6、蓄电池7、负载8,其中,所述太阳电池阵1为负载8提供能源;所述硬件控制电路2接受母线电压反馈产生脉宽调制信号,控制第一开关管5导通或关断;所述软件控制3产生软件控制信号,输出高电平或低电平,控制第二开关6导通或关断;所述二极管4为隔离二极管;所述第一开关管5和第二开关管6同时导通时,实现太阳电池阵多余能源对地分流;第一开关管5或第二开关管6有一个开关管关断时,太阳电池阵不能实现多余能源对地分流;所述蓄电池为7节单体串联的锂离子蓄电池,阴影期为负载提供能源。
请继续参阅图1,所述分流控制装置为不调节母线方式,蓄电池7与卫星母线直接连接,蓄电池7电压与母线电压相同,当太阳电池阵1提供的能源不能满足负载8要求时,由蓄电池7为负载8供电
请继续参阅图1,所述硬件控制电路2接受母线电压反馈,当太阳电池阵1提供的能源大于负载8功率和蓄电池7充电功率时,硬件控制电路2输出第一开关信号,控制第一开关管5导通;当太阳电池阵1提供的能源小于负载8功率时,硬件控制电路2输出第二开关信号,控制第一开关管5关断。
请继续参阅图1,所述软件控制3产生软件控制信号,分流控制装置工作正常时,软件控制3信号一直输出高电平,控制第二开关管6导通。
请继续参阅图1,所述硬件控制电路2出现故障而一直输出高电平,导致第一开关管5一直导通时,此时由软件控制3根据母线电压反馈控制第二开关管6导通或关断
请参阅图2,一种软件和硬件结合的分流控制方法,该方法包含以下步骤:
步骤1、软件控制3检测母线电压,当母线电压在正常工作范围(25.4V~29.2V)时,软件控制3信号输出高电平,控制第二开关管6导通;
步骤2、软件控制3检测母线电压,当母线电压低于25.4V或者高于29.2V时,软件控制3进入故障模式;
步骤2.1、软件控制3检测母线电压,当母线电压低于25.4V时,软件控制3信号输出低电平,控制第二开关管6关断,分流控制装置不实现对地分流,太阳电池阵1多余的能源全部对蓄电池8进行充电;
步骤2.2、软件控制3检测母线电压,当母线电压高于29.2V时,软件控制3信号输出高电平,控制第二开关管6导通,实现对分流控制装置的对地全分流,此时负载8所需功率由蓄电池7单体提供;
步骤2.3、蓄电池7给负载8供电,软件控制3检测母线电压,当母线电压低于25.4V时,则跳转到步骤2.1,太阳电池阵1给负载8供电,剩余的能源全部对蓄电池7充电;
步骤2.4、软件控制3检测母线电压,当母线电压高于29.2V时,则跳转到步骤2.2。
本发明的有益效果是,发明一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法,采用软件和硬件相结合的控制方式,提高了卫星分流控制的可靠性和安全性。
唯上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,故举凡数值的变更或等效组件的置换,或依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,都应仍属本发明专利涵盖的范畴。

Claims (7)

1.一种软件和硬件结合的分流控制装置,其特征在于:包括太阳电池阵、硬件控制电路、软件控制、二极管、第一开关管、第二开关管、蓄电池、负载,其中,
所述太阳电池阵为负载提供能源;
所述硬件控制电路接受母线电压反馈产生脉宽调制信号,控制第一开关管导通或关断;
所述软件控制产生软件控制信号,输出高电平或低电平,控制第二开关管导通或关断;
所述二极管为隔离二极管;
所述第一开关管和第二开关管同时导通时,实现太阳电池阵多余能源对地分流;第一开关管或第二开关管有一个开关管关断时,太阳电池阵不能实现多余能源对地分流;
所述蓄电池为单体串联的锂离子蓄电池,阴影期为负载提供能源。
2.如权利要求1 所述的软件和硬件结合的分流控制装置,其特征在于:所述分流控制装置为不调节母线方式,蓄电池与卫星母线直接连接,蓄电池电压与母线电压相同,当太阳电池阵提供的能源不满足负载要求时,由蓄电池为负载供电。
3.如权利要求1 所述的软件和硬件结合的分流控制装置,其特征在于:所述硬件控制电路接受母线电压反馈,当太阳电池阵提供的能源大于负载功率和蓄电池充电功率时,硬件控制电路输出第一开关信号,控制第一开关管导通;当太阳电池阵提供的能源小于负载功率时,硬件控制电路输出第二开关信号,控制第一开关管关断。
4.如权利要求1 所述的软件和硬件结合的分流控制装置,其特征在于:分流控制装置工作正常时,所述软件控制信号一直输出高电平,控制第二开关管导通。
5.如权利要求1 所述的软件和硬件结合的分流控制装置,其特征在于:所述硬件控制电路出现故障而一直输出高电平,导致第一开关管一直导通时,此时由软件控制根据母线电压反馈控制第二开关管导通或关断。
6.如权利要求1 所述的软件和硬件结合的分流控制装置,其特征在于:所述蓄电池采用7节单体串联的锂离子蓄电池组成。
7.一种基于权利要求1所述的软件和硬件结合的分流控制装置的控制方法,其特征在于,该方法包含以下步骤:
步骤1、软件控制检测母线电压,当母线电压在正常工作范围:25.4V~29.2V时,软件控制信号输出高电平,控制第二开关管导通;
步骤2、软件控制检测母线电压,当母线电压低于25.4V或者高于29.2V时,软件控制进入故障模式;
步骤2.1、软件控制检测母线电压,当母线电压低于25.4V时,软件控制信号输出低电平,控制第二开关管关断,分流控制装置不实现对地分流,太阳电池阵多余的能源全部对蓄电池进行充电;
步骤2.2、软件控制检测母线电压,当母线电压高于29.2V时,软件控制信号输出高电平,控制第二开关管导通,实现对分流控制装置的对地全分流,此时负载所需功率由蓄电池单体提供;
步骤2.3、蓄电池给负载供电,软件控制检测母线电压,当母线电压低于25.4V时,则跳转到步骤2.1,太阳电池阵给负载供电,剩余的能源全部对蓄电池充电;
步骤2.4、软件控制检测母线电压,当母线电压高于29.2V时,则跳转到步骤2.2。
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