CN107959279B - 一种太阳电池阵软启动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供太阳电池阵软启动控制系统，包括：母线电压采样电路，与电源控制单机一次母线的正、负极连接；过压保护比较电路，与母线电压采样电路连接；欠压保护电路，采集母线电压作为欠压保护信号；驱动执行电路，与欠压保护电路连接；分流控制电路；第一二极管，输入端与过压保护比较电路连接，输出端与驱动执行电路连接；第二二极管，输入端与分流控制电路连接，输出端与驱动执行电路连接；一次母线欠压保护开关以及太阳电池阵分流控制开关。本发明还提供太阳电池阵软启动控制方法，其控制系统及方法能够为卫星其他分系统的工作提供稳定可靠的电源供给，防止卫星电源的故障而造成的卫星整星失效的发生。

Description

一种太阳电池阵软启动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及航天电源控制技术领域，特别涉及一种太阳电池阵软启动控制系统及其控制方法。

背景技术

电源分系统太阳电池阵是卫星的主电源。当卫星处于光照期时，太阳电池阵利用太阳电池的光生伏特效应，以尽可能高的效率把太阳能转变为电能，为整星负载供电。另外，在满足整星光照期负载需求的同时，太阳电池阵通过光照期富裕的电能为整星蓄电池充电，蓄电池充电后提供整星阴影期时的用电需求。当卫星在光照区出现短期功耗超过太阳电池阵的供电能力时，卫星由蓄电池补充供电；当太阳电池阵输出功率富裕时，由分流电路分掉多余的功率。

太阳电池阵的能量输出对于卫星电源控制单机的母线稳定性有着重要的作用，在卫星阴影期到光照期的过程中，太阳电池阵的启动若发生故障，会造成卫星电源一次母线不正常，从而影响卫星整星的工作，正确合理地设计太阳电池阵分流控制电路，可以有效保证电源控制电机的一次母线稳定性，确保卫星整星电源系统的供电正常，为卫星其他分系统的工作提供稳定可靠的电源供给，防止卫星电源的故障而造成的卫星整星失效的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳电池阵软启动控制系统及其控制方法，以解决如何正确合理地设计太阳电池阵分流控制电路的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种太阳电池阵软启动控制系统，包括：母线电压采样电路，与电源控制单机一次母线的正、负极连接；过压保护比较电路，与所述母线电压采样电路连接；欠压保护电路，采集母线电压作为欠压保护信号；驱动执行电路，与所述欠压保护电路连接；分流控制电路；第一二极管，输入端与所述过压保护比较电路连接，输出端与所述驱动执行电路连接；第二二极管，输入端与所述分流控制电路连接，输出端与所述驱动执行电路连接；一次母线欠压保护开关，连接在所述欠压保护电路和所述驱动执行电路之间；太阳电池阵分流控制开关，连接在所述驱动执行电路与太阳电池阵之间。

进一步地，每个太阳电池阵分流电路均设置一个太阳电池阵软启动控制系统。

本发明还提供一种太阳电池阵软启动控制方法，包括：通过设置母线电压采样电路和过压保护比较电路内各元件参数，调整母线过压和欠压阈值；在正常工作状态下，所述过压保护比较电路无过压保护信号输出，所述第一二极管反偏截止，所述分流控制电路正常工作，所述第二二极管正向导通，一次母线电压高于欠压保护电路设置阈值，一次母线欠压保护开关基极输入低电平，驱动执行电路受分流控制电路输出驱动信号控制，太阳电池阵处于分流态或调整态；

当电源控制单机一次母线启动出现过压故障时，通过过压保护比较电路输出过压信号，驱动执行电路接受高电平，一次母线欠压保护开关关断，母线电压下降达到正常工作要求电压后开始正常分流；当电源控制单机一次母线启动出现欠压故障时，通过欠压保护电路发送欠压信号使一次母线欠压保护开关导通，使驱动执行电路接受低电平，太阳电池阵分流控制开关关断，母线电压继续上升达到正常工作要求电压后开始正常分流。

本发明提供的太阳电池阵软启动控制系统，在启动过压和欠压保护两方面采用符合启动逻辑顺序的电路设计，避免发生两者相互控制逻辑冲突，进一步提高了太阳电池阵分流电路的可靠性；由模拟电路实现太阳电池阵软启动功能，电路结构简单易实现且可靠性高，克服了由电源系统启动过程中瞬态冲击和误启动的缺点，对卫星用电源控制单机一次母线稳定性管理具有重要的工程价值。

本发明提供的太阳电池阵软启动控制方法，具有太阳电池阵启动母线欠压保护功能，在母线上升启动过程中确保不会因为母线采样速度过快，控制信号触发无响应而造成的提前开通分流，避免误控制单机启动，能够有效保证电源控制电机的一次母线稳定性，确保卫星整星电源系统的供电正常，为卫星其他分系统的工作提供稳定可靠的电源供给，防止卫星电源的故障而造成的卫星整星失效的发生。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的太阳电池阵软启动控制系统的电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的太阳电池阵启动过压故障保护是太阳电池阵软启动控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的太阳电池阵启动欠压故障保护是太阳电池阵软启动控制系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的太阳电池阵软启动控制系统及其控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供的太阳电池阵软启动控制系统，在启动过压和欠压保护两方面采用符合启动逻辑顺序的电路设计，避免发生两者相互控制逻辑冲突，进一步提高了太阳电池阵分流电路的可靠性；由模拟电路实现太阳电池阵软启动功能，电路结构简单易实现且可靠性高，克服了由电源系统启动过程中瞬态冲击和误启动的缺点，对卫星用电源控制单机一次母线稳定性管理具有重要的工程价值。本发明提供的太阳电池阵软启动控制方法，具有太阳电池阵启动母线欠压保护功能，在母线上升启动过程中确保不会因为母线采样速度过快，控制信号触发无响应而造成的提前开通分流，避免误控制单机启动，能够有效保证电源控制电机的一次母线稳定性，确保卫星整星电源系统的供电正常，为卫星其他分系统的工作提供稳定可靠的电源供给，防止卫星电源的故障而造成的卫星整星失效的发生。

图1为本发明实施例提供的太阳电池阵软启动控制系统的电路结构示意图。参照图1，本发明实施例提供一种太阳电池阵软启动控制系统，包括：母线电压采样电路111，与电源控制单机一次母线110的正、负极连接；过压保护比较电路112，与所述母线电压采样电路111连接；欠压保护电路113，采集母线电压作为欠压保护信号；驱动执行电路114，与所述欠压保护电路113连接；分流控制电路115；第一二极管116，输入端与所述过压保护比较电路112连接，输出端与所述驱动执行电路114连接；第二二极管117，输入端与所述分流控制电路115连接，输出端与所述驱动执行电路114连接；一次母线欠压保护开关118，连接在所述欠压保护电路113和所述驱动执行电路114之间；太阳电池阵分流控制开关119，连接在所述驱动执行电路114与太阳电池阵120之间。

对于每个太阳电池阵分流电路均设置一个太阳电池阵软启动控制系统。

在本发明实施例中，母线电压采样电路111，与电源控制单机一次母线110的正、负极连接，采集电源控制单机一次母线110电压作为过压保护比较电路112的输入信号；

所述母线电压采样电路111与过压保护比较电路112连接，用于比较启动瞬间电源控制单机一次母线110电压，当超过过压预设阈值时，输出过压保护信号；

驱动执行电路114与欠压保护电路113连接，保证启动欠压保护最高优先级，当有接收到欠压保护信号或过压保护信号时，启动相关功率电路；

欠压保护电路113根据所获得的母线欠压情况发送母线欠压保护信号，控制一次母线欠压保护开关118的通断，驱动执行电路114根据受到的驱动信号控制太阳电池阵分流控制开关119的通断，即太阳电池阵功率电路（驱动执行电路114以及太阳电池阵分流控制开关119）可根据不同的母线情况发生不同的工作模式。

本发明实施例还提供太阳电池阵软启动控制方法，包括：通过设置母线电压采样电路和过压保护比较电路内各元件参数，调整母线过压和欠压阈值，使电源控制单机启动时避免出现过压和欠压故障；

在正常工作状态下，母线电压采样电路111所采集的母线电压信号低于设定母线过压保护基准，过压保护比较电路112因一次母线电压没达到过压报警阈值，所以过压保护比较电路112无过压保护信号输出，比较器芯片输出低电平；第一二极管116反偏截止，分流控制电路115正常工作，占空比输出正常，第二二极管117正向导通，一次母线电压高于欠压保护电路113设置阈值，一次母线欠压保护开关118基极输入低电平，呈现关闭态，驱动执行电路114受分流控制电路115输出驱动信号控制，太阳电池阵处于分流态或调整态；

图2为本发明实施例提供的太阳电池阵启动过压故障保护是太阳电池阵软启动控制系统结构示意图。参照图2，当电源控制单机一次母线110启动出现过压故障时，此时分流控制电路115因反馈电路启动速度慢于母线上冲电压可能导致第二二极管117反偏截止，同时母线电压采样电路111监测到母线过压电压，过压保护比较电路112因母线采样高于设定过压比较基准，通过过压保护比较电路112输出过压保护信号，驱动执行电路114接受高电平，强制接通太阳电池阵分流控制开关119，此时太阳电池阵分流，电源控制单机一次母线110下降到正常工作范围时，分流控制电路115开始响应，分流控制电路115控制启动，过压保护信号消失，第一二级116反偏截止，第二二极管117正向导通，驱动执行电路114受分流控制电路115输出驱动信号控制，使电源控制单机分流控制电路回到正常工作状态；

当电源控制单机一次母线启动出现欠压故障时，通过欠压保护电路发送欠压信号使一次母线欠压保护开关导通，使驱动执行电路接受低电平，太阳电池阵分流控制开关关断，母线电压继续上升达到正常工作要求电压后开始正常分流。图3为本发明实施例提供的太阳电池阵启动欠压故障保护是太阳电池阵软启动控制系统结构示意图。参照图3，当电源控制单机一次母线119启动出现欠压故障时，分流控制电路115发送误信号（高电平），第二二级管117正向导通，但此时欠压保护电路113因采集要母线电压低于设置正常工作电压，输出欠压保护信号，强制接通一次母线欠压保护开关118，使驱动执行电路114接受信号处于低电平，无法开通太阳电池阵分流控制开关119，母线启动电压继续上升，当满足母线电压高于设定欠压保护阀值后，欠压保护信号消失，一次母线欠压保护开关118关闭，第一二级管116反偏截止，第二二极管117正向导通，驱动执行电路114受分流控制电路115输出驱动信号控制，使电源控制单机分流控制电路回到正常工作状态。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种太阳电池阵软启动控制系统，其特征在于，包括：

母线电压采样电路，与电源控制单机一次母线的正、负极连接；

过压保护比较电路，与所述母线电压采样电路连接；

欠压保护电路，采集母线电压作为欠压保护信号；

驱动执行电路，与所述欠压保护电路连接；

分流控制电路；

第一二极管，输入端与所述过压保护比较电路连接，输出端与所述驱动执行电路连接；

第二二极管，输入端与所述分流控制电路连接，输出端与所述驱动执行电路连接；

一次母线欠压保护开关，连接在所述欠压保护电路和所述驱动执行电路之间；

太阳电池阵分流控制开关，连接在所述驱动执行电路与太阳电池阵之间；

在正常工作状态下，所述过压保护比较电路无过压保护信号输出，所述第一二极管反偏截止，所述分流控制电路正常工作，所述第二二极管正向导通，一次母线电压高于欠压保护电路设置阈值，一次母线欠压保护开关基极输入低电平，驱动执行电路受分流控制电路输出驱动信号控制，太阳电池阵处于分流态或调整态；

当电源控制单机一次母线启动出现过压故障时，通过过压保护比较电路输出过压信号，驱动执行电路接受高电平，一次母线欠压保护开关关断，母线电压下降达到正常工作要求电压后开始正常分流；

当电源控制单机一次母线启动出现欠压故障时，通过欠压保护电路发送欠压信号使一次母线欠压保护开关导通，使驱动执行电路接受低电平，太阳电池阵分流控制开关关断，母线电压继续上升达到正常工作要求电压后开始正常分流。

2.如权利要求1所述的太阳电池阵软启动控制系统，其特征在于，每个太阳电池阵分流电路均设置一个太阳电池阵软启动控制系统。

3.太阳电池阵软启动控制方法，其特征在于，采用的软启动控制系统包括母线电压采样电路、过压保护比较电路、欠压保护电路、驱动执行电路、分流控制电路、第一二极管和第二二极管，所述控制方法包括：

通过设置母线电压采样电路和过压保护比较电路内各元件参数，调整母线过压和欠压阈值；

在正常工作状态下，所述过压保护比较电路无过压保护信号输出，所述第一二极管反偏截止，所述分流控制电路正常工作，所述第二二极管正向导通，一次母线电压高于欠压保护电路设置阈值，一次母线欠压保护开关基极输入低电平，驱动执行电路受分流控制电路输出驱动信号控制，太阳电池阵处于分流态或调整态；

当电源控制单机一次母线启动出现过压故障时，通过过压保护比较电路输出过压信号，驱动执行电路接受高电平，一次母线欠压保护开关关断，母线电压下降达到正常工作要求电压后开始正常分流；

当电源控制单机一次母线启动出现欠压故障时，通过欠压保护电路发送欠压信号使一次母线欠压保护开关导通，使驱动执行电路接受低电平，太阳电池阵分流控制开关关断，母线电压继续上升达到正常工作要求电压后开始正常分流。