CN105375603A - 卫星热真空试验地面供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星热真空试验地面供电系统，太阳模拟阵将三相交流电转换为恒流源，为卫星提供充电电源；发控台通过对供充电链路进行通断控制及状态监视，同时采集卫星上的蓄电池和平台母线电压；外转接电缆网将供充电电源分为两路，其中一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至卫星的滑环，再经滑环通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器；另一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至脱落插头，再由脱落插头通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电，保证卫星蓄电池放电深度不超过设计值，同时可以继续热真空模拟试验。本发明结构简单，对现有系统改动量小，经试验验证该方法合理可行。

Description

卫星热真空试验地面供电系统

技术领域

本发明涉及一种卫星综合测试系统技术领域，具体地，涉及一种卫星热真空试验地面供电系统。

背景技术

卫星热真空试验全阶段电测试，包括热真空试验前电测试、真空放电试验、热平衡试验、热真空试验、热真空试验后电测试等阶段，配合热控系统试验工况完成热平衡试验，获取卫星温度分布数据；考核卫星在真空高、低温环境下的工作性能，验证各系统之间的性能匹配性和协调性。

真空罐关罐后，开始抽真空，当真空罐压力下降到6000Pa时，卫星按主动段加电(外电)，当真空罐压力达到2000Pa时，卫星转为内电；当压力达到约1.3Pa时，卫星转外电，整个抽真空和气压稳定在0.65Pa过程大约需要27小时，加上卫星重新加电和通液氮降温过程，整个过程需要耗费大量人力、物力，完成一次热真空试验代价昂贵。

卫星电源系统是整星功率提供者，电源系统的可靠性、安全性关系到整星的安全。卫星热真空测试过程中由于条件的限制，不能采用太阳电池阵供电，取而代之的是卫星太阳模拟阵，用于完成对卫星的外部充供电和脱落、分离插头线包的供电，发控台控制功率输出通断，通过脱落插头为星上单机供电，通过真空罐内低频转接电缆连接星上滑环，滑环与电源分系统单机连接来为卫星提供供电充电电源。

通过对卫星热真空试验过程中滑环供电机理进行分析发现：单独依靠滑环供电可能由于滑环故障导致卫星整星供电单点失效，耗费大量资源建立的模拟空间环境试验不能继续，极大浪费试验资源，影响卫星研制进度。

发明内容

针对现有技术中卫星热真空试验可能出现的滑环供电单点失效问题，本发明的目的是提供一种卫星热真空试验地面供电系统，以确保试验能够继续进行。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种卫星热真空试验地面供电系统，包括太阳模拟阵、发控台、外转接电缆网、内转接电缆网以及法兰盘；所述太阳模拟阵和发控台之间通过供充电电路连接，所述发控台通过外转接电缆网与法兰盘相连接，所述法兰盘通过内转接电缆网分别与卫星的脱落插头和滑环相连接；

其中：

所述太阳模拟阵将三相交流电转换为恒流源，为卫星提供供充电电源；

所述发控台通过对供充电链路进行通断控制及状态监视，同时采集卫星上的蓄电池电压、平台母线电压、平台母线电流等星上模拟量信号；

所述外转接电缆网将供充电电源分为两路，其中一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至卫星的滑环，再经滑环通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器；其中另一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至脱落插头，再由脱落插头通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器。

优选地，所述法兰盘设有多个Y27III-2255型号转接接口，为外转接电缆网和内转接电缆网提供转接插头。

优选地，所述滑环通道的供电端和充电端之间通过短接方式连接，用于检验滑环供电通道热真空性能，即，滑环供电通道是否能够经受高低温考验。

优选地，所述脱落插头通道由一路小功率信号和三路供充电大功率信号合并为256芯脱落插头通道连接至卫星的分流器和充放电调节器。

优选地，所述小功率信号包括如下任一项或任多项：

平台母线电压、平台母线电流、蓄电池电压等星上模拟量信号；

有线控制信号；

星上状态量信号；

触点类信号。

优选地，所述供充电大功率信号包括如下任一项或任多项：

供电阵大功率输出；

充电阵大功率输出；

脱插分离功率输出。

优选地，所述供充电链路采用低频电缆；所述外转接电缆网和内转接电缆网均采用低频转接电缆。

优选地，所述太阳模拟阵包括本地控制模块和远程控制模块；所述远程控制模块与总控终端通信连接；所述本地控制模块和远程控制模块根据控制指令设置并输出供充电电源的电压和电流以及过压、过流保护。

优选地，所述太阳模拟阵还包括显示模块，所述显示模块用于显示太阳模拟阵的工作状态和工作参数，并实时记录控制指令的执行内容、指令号以及指令执行时间。

本发明提供的卫星热真空试验地面供电系统，太阳模拟阵将三相交流电转换为恒流源输出为卫星提供供充电电源；发控台对供充电链路进行通断控制、状态监视，同时采集星上蓄电池和平台母线电压；法兰盘连接内转接电缆网和外转接电缆网的转接盘；内转接电缆网分别连接卫星的滑环和脱落插头，外转接电缆网通过控制台和供充电链路与太阳模拟阵连接；所述太阳模拟阵通过供充电链路(低频电缆)连接至发控台，所述发控台可以根据测试指令控制供充电链路通断，在发控台的电源功率出口端利用外转接电缆网将地面电源供电电缆一分为二，一路经法兰盘连接到卫星滑环模拟卫星在轨状态由太阳阵帆板供电，考核滑环在高低温环境下工作性能；另一路由脱落插头将地面供电功率输入到分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电。

所述太阳模拟阵完成以下功能：

所述太阳模拟阵通过软件与总控终端通信连接，用以将总控终端的测试指令发送至所述太阳模拟阵，并接收太阳模拟阵控制器的反馈信息，对所述太阳模拟阵进行远程控制；

根据指令设置并输出供电充电源的电压电流，过压、过流保护；

以数字和图形化形式显示太阳模拟阵的各种工作状态及工作参数；

所述显示模块用以实时显示太阳模拟阵各种工作状态、工作参数，并实时记录指令执行内容、指令号、执行时间。

所述发控台完成以下功能：

接收指令控制执行器中功率输出通道磁保持继电器通断，完成卫星加断电、保证低频线路操作安全；

采集各功率输出通道开关状态，采集星上蓄电池和平台母线电压、电流并显示；

通过低频电缆与脱落插头连接，提供供电、充电、信号采集和控制指令发送链路。

所述外转接电缆网完成以下功能：

在发控台电源功率出口端利用外转接电缆网将地面电源供电电缆一分为二，一路经法兰盘连接到卫星滑环模拟卫星在轨状态由太阳阵帆板供电，考核滑环在高低温环境下工作性能；另一路由脱落插头将地面供电功率输入到分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电。

所述法兰盘包含多个Y27III-2255型号转接接口，为外转接电缆网和内转接电缆网提供转接插头。

所述滑环部分由于没有安装太阳阵电池片，不能实际提供电源，所以采用滑环供电端和充电端短接方式来检验滑环供电通道热真空性能，供电通道是否能够经受高低温考验。滑环通道输出功率连接至分流器和充放电调节器。

所述脱落插头通道由一路小功率信号和三路供充电大功率信号合并为256芯脱落插头连接至卫星，按照星上电缆连接技术要求连接至分流器和充放电调节器。

本发明提供的卫星热真空试验地面供电系统，其连接、供电方法按照以下步骤操作：

1、按照电测试设备连接细则要求对太阳模拟阵、发控台、转接电缆网进行连接；

2、检查发控台输出功率通道与卫星滑环连接，另一路与脱落插头连接的功率输出通道暂时断开；

3、地面按照测试要求进行太阳模拟阵供充电电源的电压电流设置并输出；

4、如果滑环通道供电出现故障，设置卫星转内电，太阳模拟阵的供充电电源(供电阵、充电阵)不输出，发控台断开功率输出通道(供充电链路)；

5、连接发控台与脱落插头通道；

6、接通发控台功率输出通道，卫星转外电，通过遥测观察卫星电源系统恢复正常后试验继续。

与现有技术相比本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在不改变星上单机设计方案的基础上将普通滑环供电连接至真空罐法兰盘，同时保留分流器经脱插连接至真空罐法兰盘，通过在罐内罐外设置两条供电通道来保证热真空试验中滑环供电单点失效后星上电源系统能够正常工作，避免滑环单点失效后对热真空模拟环境进行回温复压操作造成巨大的人力、物力、时间浪费；

2、本发明同时保证星上蓄电池组放电深度不超过设计值，保证星上单机供电安全，整星有足够能源供热控系统在低温环境下进行温度控制。该系统操作简单、配置灵活、稳定可靠，能够满足卫星测试要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明卫星外连接图；

图2是本发明卫星内连接图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种卫星热真空试验地面供电系统，包括太阳模拟阵、发控台、外转接电缆网、内转接电缆网以及法兰盘；所述太阳模拟阵和发控台之间通过供充电电路连接，所述发控台通过外转接电缆网与法兰盘相连接，所述法兰盘通过内转接电缆网分别与卫星的脱落插头和滑环相连接；

其中：

所述太阳模拟阵将三相交流电转换为恒流源，为卫星提供供充电电源；

所述发控台通过对供充电链路进行通断控制及状态监视，同时采集卫星上的星上模拟量信号；

所述外转接电缆网将供充电电源分为两路，其中一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至卫星的滑环，再经滑环通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器；其中另一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至脱落插头，再由脱落插头通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器。

所述太阳模拟阵将三相交流电转换为恒流源，为卫星提供供充电电源；

所述发控台通过对供充电链路进行通断控制及状态监视，同时采集卫星上的蓄电池电压、平台母线电压、平台母线电流等星上模拟量信号；

所述外转接电缆网将供充电电源分为两路，其中一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至卫星的滑环，再经滑环通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器；其中另一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至脱落插头，再由脱落插头通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器。

进一步地，所述法兰盘设有多个Y27III-2255型号转接接口，为外转接电缆网和内转接电缆网提供转接插头。

进一步地，所述滑环通道的供电端和充电端之间通过短接方式连接，用于检验滑环供电通道热真空性能，即，滑环供电通道是否能够经受高低温考验。

进一步地，所述脱落插头通道由一路小功率信号和三路供充电大功率信号合并为256芯脱落插头通道连接至卫星的分流器和充放电调节器。

进一步地，所述小功率信号包括如下任一项或任多项：

平台母线电压、平台母线电流、蓄电池电压等星上模拟量信号；

有线控制信号；

星上状态量信号；

触点类信号。

进一步地，所述供充电大功率信号包括如下任一项或任多项：

供电阵大功率输出；

充电阵大功率输出；

脱插分离功率输出。

进一步地，所述供充电链路采用低频电缆；所述外转接电缆网和内转接电缆网均采用低频转接电缆。

进一步地，所述太阳模拟阵包括本地控制模块和远程控制模块；所述远程控制模块与总控终端通信连接；所述本地控制模块和远程控制模块根据控制指令设置并输出供充电电源的电压和电流以及过压、过流保护。

进一步地，所述太阳模拟阵还包括显示模块，所述显示模块用于显示太阳模拟阵的工作状态和工作参数，并实时记录控制指令的执行内容、指令号以及指令执行时间。

在本实施例中：

太阳模拟阵，将三相交流电转换为恒流源输出为卫星提供供电和充电电源；

发控台，对供充电链路进行通断控制，状态监视，同时采集星上蓄电池和平台母线电压等模拟量；

法兰盘，连接外转接电缆网和内转接电缆网的转接盘；

外转接电缆网通过控制台与太阳模拟阵连接，内转接电缆网与卫星的滑环和脱落插头连接。

卫星的滑环，采用供电端和充电端短接方式来检验滑环供电通道热真空性能，供电通道是否能够经受高低温考验；

卫星的脱落插头，256芯脱落插头连接卫星，作为卫星有线遥测和供电通道。

所述太阳模拟阵通过供充电链路(低频电缆)连接至发控台，所述发控台可以根据测试指令控制供充电链路通断，在发控台电源功率出口端利用转接电缆网将地面电源供电电缆一分为二，一路经法兰盘连接到卫星滑环模拟卫星在轨状态由太阳阵帆板供电，考核滑环在高低温环境下工作性能；另一路经法兰盘由脱落插头将地面供电功率输入到分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电。

所述太阳模拟阵完成以下功能：

●所述太阳模拟阵通过软件与所述测试服务器通信连接，用以将总控终端的测试指令发送至所述太阳模拟阵，并接收所述太阳模拟阵的反馈信息，对所述太阳模拟阵进行远程控制；

●根据指令设置并输出供电充电电压电流，过压、过流保护；

●以数字和图形化形式显示太阳模拟阵的各种工作状态及工作参数；

●所述显示模块用以实时显示太阳模拟阵各种工作状态、工作参数，并实时记录指令执行内容、指令号、执行时间。

所述发控台完成以下功能：

●接收指令控制执行器中功率输出通道磁保持继电器通断，完成卫星加断电、保证需要低频线路操作时供电安全；

●采集各功率输出通道开关状态，采集星上蓄电池和平台母线电压、电流并显示；

●通过低频电缆与脱落插头连接，提供供电、充电、信号采集和控制指令发送链路。

所述外转接电缆网完成以下功能：

在发控台电源功率出口端利用转接电缆将地面电源供电电缆一分为二，一路经法兰盘连接到卫星滑环模拟卫星在轨状态由太阳阵帆板供电，考核滑环在高低温环境下工作性能；另一路由脱落插头将地面供电功率输入到分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电。

本实施例提供的卫星热真空试验地面供电系统，太阳模拟阵通过低频电缆连接发控台，发控台根据测试指令控制链路通断，在发控台电源功率出口端利用转接电缆将地面电源供电电缆一分为二，一路经法兰盘连接到卫星滑环模拟卫星在轨状态由太阳阵帆板供电，考核滑环在高低温环境下工作性能；另一路由脱落插头将地面供电功率输入到分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电，保证卫星蓄电池放电深度不超过设计值，同时可以继续热真空模拟试验。本发明结构简单，对现有系统改动量小，经试验验证该方法合理可行。

下面结合附图对本实施例进一步描述。

请参阅图1至图2，一种卫星热真空试验地面供电系统，包括：太阳模拟阵、发控台、外转接电缆网、内转接电缆网、法兰盘。

太阳模拟阵接收本地或者远程控制两种控制方式，根据星上电源需求对供电充电模块进行设置，记录运行状态，输出电源功率；与发控台间采用低频电缆连接，供电端为坐针，受电端为头孔，后续连接均采用该原理；发控台接收本地或者远程控制两种控制方式控制执行器中磁保持继电器通断，为地面加电提供二次保护，同时发控台接收星上下行平台母线、蓄电池电压等有线遥测信号，采样并实时显示；发控台与法兰盘连接的低频电缆网采用转接插头将供电充电通络一分为二，一路与常规的地面电测试通道一致，经由脱落插头连接到分流器、充放电控制器为卫星供电，另一路经专用热真空试验转接电缆与滑环连接，考核滑环热真空供电能力，最终也连接至卫星分流器、充放电控制器。

所述模拟阵系统完成以下功能：

所述太阳电池模拟阵软件与所述测试服务器通信连接，用以将总控终端的测试指令发送至所述太阳模拟阵软件，并接收所述太阳模拟阵软件的反馈信息，1)对所述太阳模拟阵进行远程控制；2)根据指令设置并输出供电充电电压电流，过压、过流保护；3)以数字和图形化形式显示太阳模拟阵的各种工作状态及工作参数；4)所述显示模块用以实时显示太阳模拟阵各种工作状态、工作参数，并实时记录指令执行内容、指令号。执行时间、

所述发控台完成以下功能：1)接收指令控制执行器中功率输出通道磁保持继电器通断，完成卫星加断电、保证低频线路操作安全；2)采集各功率输出通道开关状态，采集星上蓄电池和平台母线电压、电流并显示；3)通过低频电缆与脱落插头连接，提供供电、充电、信号采集和控制指令发送链路

所述外转接电缆网完成以下功能：在发控台电源功率出口端利用转接电缆将地面电源供电电缆一分为二，一路经法兰盘连接到卫星滑环模拟卫星在轨状态由太阳阵帆板供电，考核滑环在高低温环境下工作性能；另一路由脱落插头将地面供电功率输入到分流器和充放电调节器，以备滑环故障时能够有备份通道为卫星供电。所有低频电缆遵从供电端为坐针，受电端为头孔的原则，一方面保证供电安全，另一方面不需要额外的转接插头就能实现电缆复用。

所述法兰盘包含多个Y27III-2255型号转接接口，为内、外转接电缆网提供转接插头。

所述滑环部分由于没有安装太阳阵电池片，不能实际提供电源，所以采用滑环供电端和充电端短接方式来检验滑环供电通道是否能够经受高低温考验，滑环在高低温下的工作性能。滑环通道输出功率连接至分流器和充放电调节器。

所述脱落插头通道由一路小功率信号和三路供充电大功率信号合并为256芯脱落插头连接卫星，按照星上电缆连接技术要求连接至分流器和充放电调节器。

卫星热真空试验过程中，本发明按照以下步骤操作：

1.按照电测试设备连接细则要求对地面供电系统和低频电缆进行连接；

2.检查发控台输出功率通道与卫星滑环连接，另一路与脱落插头连接的功率输出通道暂时断开；

3.地面按照测试要求进行模拟阵系统供电充电电压电流设置并输出；

4.如果滑环供电出现故障，设置卫星转内电，地面供电阵、充电阵不输出，发控台断开功率输出通道；

5.连接发控台与脱落插头低频电缆输出功率通道；

6.接通发控台功率输出通道，卫星转外电，通过遥测观察卫星电源系统恢复正常后试验继续。

本实施例与原有供电通道经滑环->脱落插头->转接电缆供电相比，对供电通路进行重新设计，将普通滑环供电直接连接至真空罐法兰盘，同时保留分流器经脱插连接至真空罐法兰盘，采用该方法后能够为真空环境下卫星供电提供通道冗余，当卫星滑环出现故障时，供电通道切换简单快捷，能够在最短时间内为星上电源系统重新供电，保证星上供电安全；同时对现有系统改动量小，能够充分利用现有资源，达到热真空试验成本可控、风险可控。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，包括太阳模拟阵、发控台、外转接电缆网、内转接电缆网以及法兰盘；所述太阳模拟阵和发控台之间通过供充电电路连接，所述发控台通过外转接电缆网与法兰盘相连接，所述法兰盘通过内转接电缆网分别与卫星的脱落插头和滑环相连接；

其中：

所述太阳模拟阵将三相交流电转换为恒流源，为卫星提供供充电电源；

所述发控台通过对供充电链路进行通断控制及状态监视，同时采集卫星上的星上模拟量信号；

所述外转接电缆网将供充电电源分为两路，其中一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至卫星的滑环，再经滑环通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器；其中另一路通过法兰盘和内转接电缆网连接至脱落插头，再由脱落插头通道将输出功率连接至卫星的分流器和充放电调节器。

2.根据权利要求1所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述法兰盘设有多个Y27III-2255型号转接接口，为外转接电缆网和内转接电缆网提供转接插头。

3.根据权利要求1所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述滑环通道的供电端和充电端之间通过短接方式连接，用于检验滑环供电通道热真空性能，即，滑环供电通道是否能够经受高低温考验。

4.根据权利要求1所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述脱落插头通道由一路小功率信号和三路供充电大功率信号合并为256芯脱落插头通道连接至卫星的分流器和充放电调节器。

5.根据权利要求4所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述小功率信号包括如下任一项或任多项：星上模拟量信号、有线控制信号、星上状态量信号、触点类信号；

所述供充电大功率信号包括如下任一项或任多项：供电阵大功率输出、充电阵大功率输出、脱插分离功率输出。

6.根据权利要求1所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述供充电链路采用低频电缆；所述外转接电缆网和内转接电缆网均采用低频转接电缆。

7.根据权利要求1所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述太阳模拟阵包括本地控制模块和远程控制模块；所述远程控制模块与总控终端通信连接；所述本地控制模块和远程控制模块根据控制指令设置并输出供充电电源的电压和电流以及过压、过流保护。

8.根据权利要求7所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述太阳模拟阵还包括显示模块，所述显示模块用于显示太阳模拟阵的工作状态和工作参数，并实时记录控制指令的执行内容、指令号以及指令执行时间。

9.根据权利要求1或5所述的卫星热真空试验地面供电系统，其特征在于，所述星上模拟量信号包括如下任一项或任多项：

平台母线电压、电流；

蓄电池电压。