CN105471037B - 一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，包括：用于获取单个放电调节器输出电流采样信号的电流采样电路；用于接收所述电流采样电路的输出信号，并对接收到的信号进行放大处理的信号变换电路；与控制器母线电压呈线性关系的主误差放大电路；预防放电调节器输出电流超过最大值的限流基准电路；电流采样电路的输出端子通过信号变换电路与比例积分电路的输入端子电连接；主误差放大电路和限流基准电路的输出端子分别与比较锁定电路的两个比较端子电连接；比较锁定电路的输出端子与所述比例积分电路的输入端子电连接；比例积分电路的输入端子上还电连接有电压基准电路；比例积分电路的输出端子通过脉冲调制器与主功率开关管电路电连接。
Description
技术领域
本发明涉及空间电源技术领域，特别是涉及一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路。
背景技术
目前，国内外航天器普遍采用全调节母线拓扑结构的一次电源子系统，通过主误差放大信号分别对分流调节器、充电控制器和放电调节器进行控制，实现太阳方阵和蓄电池组联合供电。其中在地影期或光照期太阳电池方阵不满足负载功率需求的情况下，蓄电池组通过放电调节器为负载提供电流，以维持母线电压稳定。由于早期的卫星功率需求较小，地影期蓄电池放电调节器通常由一到两个模块组成，单模块输出电流较小，单模块不设置最大电流限制。目前随着卫星载荷功率需求的增加，提高电源系统的可靠性，放电调节器被设计成多模块并联模式，为了防止单个放电调节器放电电流过大，提高不同放电调节器模块之间的均衡度，每个放电调节器中均设有放电限流控制电路。放电调节器限流控制电路在放电电流过大的情况下限制放电调节器的输出电流，实现恒流输出，从而起到保护蓄电池和单个放电调节器模块的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路。该卫星蓄电池放电调节器限流控制电路根据全调节母线电源控制器工况自主限制单个放电调节器输出电流。具有电路设计简单、调试量小、可靠性高等特点，经过了在轨运行验证。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，至少包括：
用于获取单个放电调节器输出电流采样信号的电流采样电路；
用于接收所述电流采样电路的输出信号，并对接收到的信号进行放大处理的信号变换电路；
与控制器母线电压呈线性关系的主误差放大电路；
预防放电调节器输出电流超过最大值的限流基准电路；其中：
所述电流采样电路的输出端子通过信号变换电路与比例积分电路的输入端子电连接；所述主误差放大电路和限流基准电路的输出端子分别与比较锁定电路的两个比较端子电连接；所述比较锁定电路的输出端子与所述比例积分电路的输入端子电连接；在所述比例积分电路的输入端子上还电连接有电压基准电路；所述比例积分电路的输出端子通过脉冲调制器与主功率开关管电路电连接。
进一步：所述信号变换电路由运算放大器M1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4组成；所述电流采样电路的输出端子通过电阻R1与运算放大器M1的正向输入端子连接；所述运算放大器M1的正向输入端子通过电阻R2接地；所述运算放大器M1的负向输入端子通过电阻R3接地；所述运算放大器M1的负向输入端子通过电阻R4与运算放大器M1的输出端子连接。
更进一步：所述比较锁定电路由运算放大器M2、运算放大器M3、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2组成；其中：所述主误差放大电路的输出端子与运算放大器M2的正向输入端子连接；所述限流基准电路的输出端子与运算放大器M3的正向输入端子连接；所述运算放大器M2的输出端子依次通过二极管D1、电阻R5与运算放大器M2的负向输入端子连接；所述运算放大器M3的输出端子依次通过二极管D2、电阻R6与运算放大器M3的负向输入端子连接.。
更进一步：所述比例积分电路由运算放大器M4、电阻R10、电容C、电阻R7、电阻R8、电阻R9组成；其中：所述运算放大器M1的输出端子通过电阻R8与运算放大器M4的负向输入端子连接，所述运算放大器M2的输出端子依次通过二极管D1、电阻R7与运算放大器M4的负向输入端子连接，所述运算放大器M4的正向输入端子通过电阻R9与电压基准电路的输出端子电连接；所述运算放大器M4的负向输入端子依次通过电阻R10、电容C与运算放大器M4的输出端子连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
由于全调节母线电源控制器可以通过主误差放大器判断控制器的工作状态，本发明通过主误差放大器与限流基准信号的比较实现单个放电调节器限流的目的。该方法具有电路简单、器件少、可靠性高的特点。
附图说明：
图1为本发明优选实施例的电路框图；
图2为本发明优选实施例的电路图；
图3为本发明优选实施例中比较锁定电路的输出特性曲线；
图4为本发明优选实施例中放电调节器功率输出限流特性曲线。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，包括：
用于获取单个放电调节器输出电流采样信号的电流采样电路；
用于接收所述电流采样电路的输出信号，并对接收到的信号进行放大处理的信号变换电路；
与控制器母线电压呈线性关系的主误差放大电路；
预防放电调节器输出电流超过最大值的限流基准电路；其中：
所述电流采样电路的输出端子通过信号变换电路与比例积分电路的输入端子电连接；所述主误差放大电路和限流基准电路的输出端子分别与比较锁定电路的两个比较端子电连接；所述比较锁定电路的输出端子与所述比例积分电路的输入端子电连接；在所述比例积分电路的输入端子上还电连接有电压基准电路；所述比例积分电路的输出端子通过脉冲调制器与主功率开关管电路电连接。
进一步：所述信号变换电路由运算放大器M1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4组成；所述电流采样电路的输出端子通过电阻R1与运算放大器M1的正向输入端子连接；所述运算放大器M1的正向输入端子通过电阻R2接地；所述运算放大器M1的负向输入端子通过电阻R3接地；所述运算放大器M1的负向输入端子通过电阻R4与运算放大器M1的输出端子连接。
更进一步：所述比较锁定电路由运算放大器M2、运算放大器M3、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2组成；其中：所述主误差放大电路的输出端子与运算放大器M2的正向输入端子连接；所述限流基准电路的输出端子与运算放大器M3的正向输入端子连接；所述运算放大器M2的输出端子依次通过二极管D1、电阻R5与运算放大器M2的负向输入端子连接；所述运算放大器M3的输出端子依次通过二极管D2、电阻R6与运算放大器M3的负向输入端子连接.。
更进一步：所述比例积分电路由运算放大器M4、电阻R10、电容C、电阻R7、电阻R8、电阻R9组成；其中：所述运算放大器M1的输出端子通过电阻R8与运算放大器M4的负向输入端子连接，所述运算放大器M2的输出端子依次通过二极管D1、电阻R7与运算放大器M4的负向输入端子连接，所述运算放大器M4的正向输入端子通过电阻R9与电压基准电路的输出端子电连接；所述运算放大器M4的负向输入端子依次通过电阻R10、电容C与运算放大器M4的输出端子连接。
所述优选实施例中的控制电路包括电流采样电路、信号变换电路、主误差放大电路、限流基准电路、比较锁定电路、比例积分电路、脉冲调制器、主功率开关管电路、电压基准电路。参照附图1，电流采样电路输出的信号经过信号变换电路进入比例积分器，主误差放大电路输出的信号和限流控制电路输出的信号通过比较锁定电路输入比例积分电路中，比例积分电路将前两种信号加权与电压基准信号比较输出到脉冲调制器中，脉冲调制器的输出通过调节主功率开关管的脉宽，实现对母线电压电流的调节。
如图2所示，电流采样电路即单个放电调节器的输出电流采样信号U1，其采样方式有采样电阻采样、霍尔采样、电流传感器采样等；电流采样信号U1经过信号变换电路变成U1’，信号变换电路由运算放大器M1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4组成；主误差放大信号U2设计成和控制器母线电压一一对应，主误差放大信号的一定范围对应着母线电压的相应范围即U2＝KU，K为非零的常数；限流基准信号U3为放电调节器输出电流最大时的设计值；比较锁定电路将主误差信号U1和限流基准信号U3比较输出为U2’，U2’为U1和U3的分段组合信号如图3实线所示，比较锁定电路由运算放大器M1、运算放大器M2、电阻R5、电阻R6、二极管D1、D2组成；信号U1’和U2’加权相加与电压基准信号U4通过比例积分电路比较输出误差信号U5，比例积分电路由运算放大器M4、电阻R10、电容C、电阻R7、电阻R8、电阻R9组成；误差信号U5输入到脉冲调制器中控制其后级功率开关管的占空比，实现母线电压的稳定输出。随着负载电流的不断增加，控制器主误差放大信号U2不断减小，在主误差信号减小到一定程度时，通过限流控制电路和比较锁定电路限制其最小值(U3)输出，即限定了放电调节器输出电流的最大值，其输出限流特性曲线如图4所示。
本发明具有根据全调节母线电源控制器工况自主限制单个放电调节器输出电流的功能，电路结构简单，限流机理新颖，对提高电源控制器的可靠性和安全性具有明显作用。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (4)
1.一种卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，其特征在于：至少包括：
用于获取单个放电调节器输出电流采样信号的电流采样电路；
用于接收所述电流采样电路的输出信号，并对接收到的信号进行放大处理的信号变换电路；
与控制器母线电压呈线性关系的主误差放大电路；
预防放电调节器输出电流超过最大值的限流基准电路；其中：
所述电流采样电路的输出端子通过信号变换电路与比例积分电路的输入端子电连接；所述主误差放大电路和限流基准电路的输出端子分别与比较锁定电路的两个比较端子电连接；所述比较锁定电路的输出端子与所述比例积分电路的输入端子电连接；在所述比例积分电路的输入端子上还电连接有电压基准电路；所述比例积分电路的输出端子通过脉冲调制器与主功率开关管电路电连接；所述主误差放大电路输出的主误差信号和限流基准电路输出的限流基准信号经过比较锁定电路比较输出后与经过信号变换电路的电流采样信号加权相加后再与电压基准信号通过比例积分电路比较输出。
2.根据权利要求1所述卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，其特征在于：所述信号变换电路由运算放大器M1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4组成；所述电流采样电路的输出端子通过电阻R1与运算放大器M1的正向输入端子连接；所述运算放大器M1的正向输入端子通过电阻R2接地；所述运算放大器M1的负向输入端子通过电阻R3接地；所述运算放大器M1的负向输入端子通过电阻R4与运算放大器M1的输出端子连接。
3.根据权利要求2所述卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，其特征在于：所述比较锁定电路由运算放大器M2、运算放大器M3、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2组成；其中：所述主误差放大电路的输出端子与运算放大器M2的正向输入端子连接；所述限流基准电路的输出端子与运算放大器M3的正向输入端子连接；所述运算放大器M2的输出端子依次通过二极管D1、电阻R5与运算放大器M2的负向输入端子连接；所述运算放大器M3的输出端子依次通过二极管D2、电阻R6与运算放大器M3的负向输入端子连接；二极管D1的负极与二极管D2的负极电连接。
4.根据权利要求3所述卫星蓄电池放电调节器限流控制电路，其特征在于：所述比例积分电路由运算放大器M4、电阻R10、电容C、电阻R7、电阻R8、电阻R9组成；其中：所述运算放大器M1的输出端子通过电阻R8与运算放大器M4的负向输入端子连接，所述运算放大器M2的输出端子依次通过二极管D1、电阻R7与运算放大器M4的负向输入端子连接，所述运算放大器M4的正向输入端子通过电阻R9与电压基准电路的输出端子电连接；所述运算放大器M4的负向输入端子依次通过电阻R10、电容C与运算放大器M4的输出端子连接。
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