CN106314827A - 主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统 - Google Patents

主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统 Download PDF

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赵洪波
唐忠兴
徐实学
廖鹤
徐毅
朱敏
马晶晶
赵艳彬
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    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
    • B64G1/443—Photovoltaic cell arrays

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Abstract

本发明提供了一种主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，包括平台舱电源系统、载荷舱电源系统，还包括舱间能源传输通断机构；平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间通过舱间能源传输通断机构进行电能传输；在舱间能源传输通断机构接通时，平台舱电源系统向载荷舱电源系统提供给电能。本发明可以应用于主从非接触双超卫星平台的平台舱向载荷舱供应能源，保障双超卫星平台的载荷舱与平台舱的能源传输，是主从非接触双超卫星平台长时间正常运行的关键技术。

Description

主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统
技术领域
本发明涉及双超卫星平台，具体地，涉及主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统。
背景技术
未来高性能卫星对载荷指向精度、稳定度的要求分别高达10-4度、10-6度/秒量级，比目前水平高2个量级以上。目前，传统卫星采用载荷与平台固连的设计方法，载荷指向与稳定度依靠平台控制系统实现，由于平台上太阳帆板等挠性部件以及飞轮等活动部件的影响，平台上的微振动不可避免，且受限于控制系统产品带宽、精度的能力，使得固连设计方法存在微振动“难测、难控”技术瓶颈，很难达到载荷双超指标。
主从非接触双超卫星平台打破传统卫星载荷与平台固连设计思路，采用“动静隔离非接触、主从解耦高精度”的全新设计方法，可从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的重大难题。主从非接触双超卫星平台主要由载荷舱和平台舱组成，两舱间通过非接触磁浮机构实现动静隔离。动静隔离带来了平台舱与载荷舱的能源供应传输问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统。
根据本发明提供的一种主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，包括设置在主从非接触双超卫星平台的平台舱的平台舱电源系统、设置在主从非接触双超卫星平台的载荷舱的载荷舱电源系统，还包括舱间能源传输通断机构；
平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间通过舱间能源传输通断机构进行电能传输；
在舱间能源传输通断机构接通时，平台舱电源系统向载荷舱电源系统提供给电能。
优选地，平台舱电源系统包括太阳电池阵、平台舱电源控制器以及平台舱蓄电池组；太阳电池阵在光照期作为主从非接触双超卫星平台整星的能源供给设施为整星提供能源；平台舱电源控制器控制平台舱蓄电池组对平台舱和/或载荷舱蓄电池组进行供电；平台蓄电池组在光照期进行充电，在阴影期为整星提供能源。
优选地，载荷舱电源系统包括载荷舱蓄电池组、载荷舱电源控制器；在载荷舱不工作时，载荷舱蓄电池组通过舱间能源传输通断机构接受平台舱电源控制器的充电控制，载荷舱蓄电池组在载荷舱电源控制器的放电调节下为载荷舱提供能源。
优选地，舱间能源传输通断机构包括驱动电机、转动机构、插头、插座；转动机构设置在平台舱电源系统、插座设置在载荷舱电源系统，或者插座设置在平台舱电源系统、转动机构设置在载荷舱电源系统；驱动电机能够驱动转动机构转动，使得插头与插座在接通状态与断开状态之间切换。
优选地，当载荷舱不工作时，驱动电机通电正向驱动转向机构，使插头插入插座中，载荷舱蓄电池组充电线路连通，平台舱电源系统为载荷舱电源系统充电；当载荷舱工作时，驱动电机通电反向驱动转向机构，使插头拔出插座1034，平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间的充电线路断开。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明可以应用于主从非接触双超卫星平台的平台舱向载荷舱供应能源，保障双超卫星平台的载荷舱与平台舱的能源传输，是主从非接触双超卫星平台长时间正常运行的关键技术。主从非接触双超卫星平台可实现载荷指向精度、稳定度分别高达10-4度、10-6度/秒的双超控制，可应用于高低轨高分遥感、分布式遥感、高精度编队、高性能激光通信与深空探测等领域。
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为主从非接触双超卫星平台能源供应示意图。
图2为舱间能源传输通断机构及其工作示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
主从非接触双超卫星平台是一种新型高性能卫星平台，其打破传统卫星载荷舱与平台舱固连的设计方法，通过非接触磁浮机构实现两舱的动静隔离非接触，物理上直接消除平台舱全频段微振动对载荷舱的不利影响，采用主从协同控制方法，从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的瓶颈问题，满足未来高低轨高分遥感、高精度编队、高性能激光通信等高性能卫星对载荷指向精度、稳定度的指标要求。本发明解决了卫星平台动静隔离后带来了平台舱与载荷舱的能源供应传输问题，可以在满足载荷工作所需的高精度姿态控制要求的前提下，同时保障载荷舱能源供应。
主从非接触双超卫星平台主要由载荷舱和平台舱组成，载荷舱上安装有光纤陀螺、有效载荷、星敏感器、磁浮机构定子等安静部件，平台舱上安装有太阳帆板及其驱动机构、飞轮、推力器、贮箱、天线、磁浮机构动子等活动部件。载荷舱和平台舱这两舱间通过非接触磁浮机构实现动静隔离。
根据本发明提供的一种主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，包括设置在主从非接触双超卫星平台的平台舱的平台舱电源系统、设置在主从非接触双超卫星平台的载荷舱的载荷舱电源系统，还包括舱间能源传输通断机构；平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间通过舱间能源传输通断机构进行电能传输；在舱间能源传输通断机构接通时，平台舱电源系统向载荷舱电源系统提供给电能。
平台舱电源系统包括太阳电池阵、平台舱电源控制器以及平台舱蓄电池组；太阳电池阵在光照期作为主从非接触双超卫星平台整星的能源供给设施为整星提供能源；平台舱电源控制器控制平台舱蓄电池组对平台舱和/或载荷舱蓄电池组进行供电；平台蓄电池组在光照期进行充电，在阴影期为整星提供能源。
载荷舱电源系统包括载荷舱蓄电池组、载荷舱电源控制器；在载荷舱不工作时，载荷舱蓄电池组通过舱间能源传输通断机构接受平台舱电源控制器的充电控制，载荷舱蓄电池组在载荷舱电源控制器的放电调节下为载荷舱提供能源。
舱间能源传输通断机构包括驱动电机、转动机构、插头、插座；转动机构设置在平台舱电源系统、插座设置在载荷舱电源系统，或者插座设置在平台舱电源系统、转动机构设置在载荷舱电源系统；驱动电机能够驱动转动机构转动，使得插头与插座在接通状态与断开状态之间切换。
当载荷舱不工作时，驱动电机通电正向驱动转向机构，使插头插入插座中，载荷舱蓄电池组充电线路连通，平台舱电源系统为载荷舱电源系统充电；当载荷舱工作时，驱动电机通电反向驱动转向机构，使插头拔出插座1034，平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间的充电线路断开。
如图1所示，平台舱电源系统主要由太阳电池阵201、平台舱电源控制器以及平台舱蓄电池组组成。太阳电池阵201在光照期作为整星的能源供给设施为整星提供能源，平台蓄电池组在光照期进行充电，在阴影期为整星平台部分提供能源；平台舱电源控制器主要功能是通过平台舱蓄电池信号采样线路203采集平台舱蓄电池组的相关参数，通过平台舱蓄电池组的充放电线路202进行充放电，并完成平台母线的放电调节功能，同时接收平台舱星务系统传输的相关参数完成载荷舱蓄电池组的充放电控制。
载荷舱电源系统主要由载荷舱电源控制器和载荷舱蓄电池组组成。载荷舱蓄电池组在载荷不工作时通过载荷舱蓄电池充电线路103接受平台舱电源控制器的充电控制，并为载荷舱相关设备提供能源。载荷舱电源控制器通过放电线路101完成载荷舱蓄电池组的放电调节功能，通过载荷舱蓄电池信号采样线路102采集载荷舱蓄电池组的相关参数，并传输给载荷舱星务系统，通过两舱数据交互传输线路301提供给平台舱电源控制器对载荷蓄电池组进行充放电控制。
如图2所示，载荷舱蓄电池充电线路103由舱间能源传输通断机构实现载荷舱蓄电池组充电线路的连通或断开。舱间能源传输通断机构主要由驱动电机1031、转动机构1032、插头1033、插座1034组成。当载荷不工作时，驱动电机1031通电正向驱动转向机构1032，使插头1033插入插座1034中，载荷舱蓄电池组充电线路连通，平台舱2为载荷舱电池充电。当载荷工作时，驱动电机1031通电反向驱动转向机构1032，使插头1033拔出插座1034，载荷舱蓄电池组充电线路断开。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，其特征在于，包括设置在主从非接触双超卫星平台的平台舱的平台舱电源系统、设置在主从非接触双超卫星平台的载荷舱的载荷舱电源系统，还包括舱间能源传输通断机构；
平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间通过舱间能源传输通断机构进行电能传输；
在舱间能源传输通断机构接通时，平台舱电源系统向载荷舱电源系统提供给电能。
2.根据权利要求1所述的主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，其特征在于，平台舱电源系统包括太阳电池阵、平台舱电源控制器以及平台舱蓄电池组；太阳电池阵在光照期作为主从非接触双超卫星平台整星的能源供给设施为整星提供能源；平台舱电源控制器控制平台舱蓄电池组对平台舱和/或载荷舱蓄电池组进行供电；平台蓄电池组在光照期进行充电，在阴影期为整星提供能源。
3.根据权利要求2所述的主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，其特征在于，载荷舱电源系统包括载荷舱蓄电池组、载荷舱电源控制器；在载荷舱不工作时，载荷舱蓄电池组通过舱间能源传输通断机构接受平台舱电源控制器的充电控制，载荷舱蓄电池组在载荷舱电源控制器的放电调节下为载荷舱提供能源。
4.根据权利要求1所述的主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，其特征在于，舱间能源传输通断机构包括驱动电机、转动机构、插头、插座；转动机构设置在平台舱电源系统、插座设置在载荷舱电源系统，或者插座设置在平台舱电源系统、转动机构设置在载荷舱电源系统；驱动电机能够驱动转动机构转动，使得插头与插座在接通状态与断开状态之间切换。
5.根据权利要求4所述的主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，其特征在于，当载荷舱不工作时，驱动电机通电正向驱动转向机构，使插头插入插座中，载荷舱蓄电池组充电线路连通，平台舱电源系统为载荷舱电源系统充电；当载荷舱工作时，驱动电机通电反向驱动转向机构，使插头拔出插座1034，平台舱电源系统与载荷舱电源系统之间的充电线路断开。
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