CN110474389A - 一种leo卫星电源的控制拓扑电路 - Google Patents
一种leo卫星电源的控制拓扑电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110474389A CN110474389A CN201910720985.8A CN201910720985A CN110474389A CN 110474389 A CN110474389 A CN 110474389A CN 201910720985 A CN201910720985 A CN 201910720985A CN 110474389 A CN110474389 A CN 110474389A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- control
- power supply
- oxide
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
本发明公开了一种LEO卫星电源的控制拓扑电路，属于空间电源技术领域，应用于中低轨星座电源、SAR载荷卫星电源及商业航天卫星电源中。其特征在于，包括：用于对太阳电池阵功率调节转换，实现太阳电池阵能量对母线直接传递的S3R分流电路；针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，使控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能的逐级驱动电路；对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，在不调节母线时仍然可以控制蓄电池充电电流及充电终压要求的环路控制电路。通过采用上述技术方案，本发明具有电路简单、器件少、可靠性高、高稳健性及低成本特点。
Description
技术领域
本发明属于空间电源技术领域，尤其涉及一种LEO卫星电源的控制拓扑电路。应用于中低轨星座电源、SAR载荷卫星电源及商业航天卫星电源中。
背景技术
目前，国内外卫星电源系统普遍采用高效率太阳电池阵作为发电单元，蓄电池组作为储能单元，通过电源控制器(PCU)对发电单元、储能单元及卫星载荷功率需求的功率调节，使母线电压稳定在一定范围，满足卫星载荷的可靠用电需求。卫星在光照期控制器通过调节控制，将太阳电池能量优先供给负载，其次多余能量给蓄电池充电，如还有富余能量对其进行分流，光照期能量不足以满足负载需求，则太阳能电池能量和蓄电池放电能量进行联合为卫星载荷供电；卫星在地隐期由于没有太阳光照，负载所需能量由蓄电池经电源控制器供给。控制器的拓扑形式通常有全调节拓扑，半调节拓扑及不调节拓扑。全调节拓扑由于采用了针对蓄电池的放电调节器和充电调节器，因此在重量、体积和复杂度、成本方面都非常高，适合专用、恒压母线的大功率需求；半调节母线具有光照期稳定母线的特性，但是复杂度和成本方面仍较高，全调节和半调节控制器都不具备低成本，批量快速生产，快速组装及快速交付的特点。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种LEO卫星电源的控制拓扑电路。克服传统卫星电源控制器调试复杂、器件多、生产周期长的缺点，进而满足卫星星座或商业航天卫星要求电源控制器具有高可靠、免调试，快速组装、快速生产、批量交付及发射的需求。
本发明所采用的具体技术方案为：
本专利的发明目的是提供一种LEO卫星电源的控制拓扑电路，包括：
用于对太阳电池阵功率调节转换，使现太阳电池阵能量对母线直接传递的S3R分流电路；所述S3R分流电路由M个相同结构的基本电路组成，每个基本电路由MOS管，熔断器及母线隔离二极管组成；M为大于1的自然数；
针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，使控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能的逐级驱动电路；所述逐级驱动电路包括M个比较器；
对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，在不调节母线时仍然可以控制蓄电池充电电流及充电终压要求的环路控制电路；所述环路控制电路包括母线电压采样模块、充放电电流采样模块、电压环路积分器、电流环路积分器；其中：
所述MOS管的D极通过二极管与母线连接；所述MOS管的S极通过熔断器接地；所述MOS管的G极与比较器的输出端子电连接；所述电压环路积分器的正极输入端子与母线连接，所述电压环路积分器的输出端子通过二极管与每个比较器的正极端子电连接，所述电流环路积分器的正极与蓄电池组的负极电连接，所述电流环路积分器的输出端子通过二极管分别与每个比较器的正极端子电连接。
进一步，所述M＝3。
本发明的优点及积极效果为：
通过采用上述技术方案，本发明具有如下的技术效果：
1、本发明中的电源控制拓扑容易实现模块化设计；
2、本发明中的电源控制器拓扑具有对电池充电的恒流电流和终止电压多档位控制；
3、本发明可将MOS管串联设计，可以一个MOS管短路仍然不会使太阳电池永久分流；
4、本发明控制器拓扑所需器件在同功率下较传统导航电源控制器器件减少五分之三，种类减少五分之四；
5、本发明控制器具有实现免调试、批产化及低成本的优点。
6、本拓扑实现的控制器具有极高的稳健性、同时在所有控制器中内阻最小设计。
7、本拓扑实现的控制器拓扑有效提高了控制器的的比功率。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电路图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明进行了描述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。本发明列举的电路图中电阻、二极管、功率管等元器件，也可以是等效电阻、二极管、功率管组合网络，但以本发明电路图最为简洁。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
请参阅图1，
一种LEO卫星电源的控制拓扑电路，包括：
用于对太阳电池阵功率调节转换，实现太阳电池阵能量对母线直接传递的S3R分流电路；所述S3R分流电路由M个相同结构的基本电路组成，每个基本电路由MOS管，熔断器及母线隔离二极管组成；M为大于1的自然数；
针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，使控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能的逐级驱动电路；所述逐级驱动电路包括M个比较器；
对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，在不调节母线时仍然可以控制蓄电池电流及电压的要求的环路控制电路；所述环路控制电路包括母线电压采样模块、充放电电流采样模块、电压环路积分器、电流环路积分器；其中：
所述MOS管的D极通过二极管与母线连接；所述MOS管的S极通过熔断器接地；所述MOS管的G极与比较器的输出端子电连接；所述电压环路积分器的正极输入端子与母线连接，所述电压环路积分器的输出端子通过二极管与每个比较器的正极端子电连接，所述电流环路积分器的正极与蓄电池组的负极电连接，所述电流环路积分器的输出端子通过二极管分别与每个比较器的正极端子电连接。
作为优选，所述M＝3；
在上述优选实施例中，如附图1，主要包括S3R分流电路；逐级驱动电路；环路控制电路。其中S3R分流电路，由多个相同基本电路组成，每个基本电路由MOS管，熔断器及母线隔离二极管组成，用于实现对太阳电池阵功率调节转换，实现太阳电池阵能量对母线的直接传递(DET模式)，可实现模块化；逐级驱动电路由比较器U1、U2、U3及外围电路组成的针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，实控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能；环路控制电路包含母线电压采样、充放电电流采样及U4、U5组成的电压电流环路积分器，主要实现对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，实现了不调节母线仍然可以控制蓄电池电流及电压的要求。通过本发明实现的空间电源控制器，既满足了对太阳电池阵、蓄电池组和卫星载荷的功率调节，又满足了中低轨星座电源、SAR载荷卫星电源及商业航天卫星电源领域要求的拓扑简单，高可靠性、高稳健性及实用性强，低成本的特点。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种LEO卫星电源的控制拓扑电路，其特征在于，包括：
用于对太阳电池阵功率调节转换，使现太阳电池阵能量对母线直接传递的S3R分流电路；所述S3R分流电路由M个相同结构的基本电路组成，每个基本电路由MOS管，熔断器及母线隔离二极管组成；M为大于1的自然数；
针对S3R电路的逐级比较和逐级驱动MOS管电路，使控制器调节太阳电池阵功率满足负载、电池充电和分流功能的逐级驱动电路；所述逐级驱动电路包括M个比较器；
对蓄电池充电电流值和充电终点限压值的控制，在不调节母线时仍然可以控制蓄电池充电电流及充电终压要求的环路控制电路；所述环路控制电路包括母线电压采样模块、充放电电流采样模块、电压环路积分器、电流环路积分器；其中：
所述MOS管的D极通过二极管与母线连接；所述MOS管的S极通过熔断器接地；所述MOS管的G极与比较器的输出端子电连接；所述电压环路积分器的正极输入端子与母线连接，所述电压环路积分器的输出端子通过二极管与每个比较器的正极端子电连接，所述电流环路积分器的正极与蓄电池组的负极电连接，所述电流环路积分器的输出端子通过二极管分别与每个比较器的正极端子电连接。
2.根据权利要求1所述的LEO卫星电源的控制拓扑电路，其特征在于，所述M＝3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910720985.8A CN110474389A (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 一种leo卫星电源的控制拓扑电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910720985.8A CN110474389A (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 一种leo卫星电源的控制拓扑电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110474389A true CN110474389A (zh) | 2019-11-19 |
Family
ID=68511318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910720985.8A Pending CN110474389A (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 一种leo卫星电源的控制拓扑电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110474389A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110994768A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-10 | 上海空间电源研究所 | 一种航天器上的多蓄电池组切换与备份装置及控制方法 |
| CN111697681A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-22 | 上海空间电源研究所 | 一种用于航天器的多路充电分流控制系统及其方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000085696A (ja) * | 1998-09-09 | 2000-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 衛星搭載電源装置 |
| CN101917043A (zh) * | 2010-08-19 | 2010-12-15 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 锂离子蓄电池充放电控制电路 |
| CN104113205A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 深圳航天东方红海特卫星有限公司 | 一种新型分流调节电路 |
| CN105576645A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-05-11 | 深圳市航天新源科技有限公司 | 一种多个直流电源系统能量互联网络及互联方法 |
| CN106410936A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于高低压双母线的大功率高效卫星电源系统 |
| CN109976435A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-07-05 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种空间用多级太阳电池阵功率调控电路 |
-
2019
- 2019-08-06 CN CN201910720985.8A patent/CN110474389A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000085696A (ja) * | 1998-09-09 | 2000-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 衛星搭載電源装置 |
| CN101917043A (zh) * | 2010-08-19 | 2010-12-15 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 锂离子蓄电池充放电控制电路 |
| CN104113205A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 深圳航天东方红海特卫星有限公司 | 一种新型分流调节电路 |
| CN105576645A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-05-11 | 深圳市航天新源科技有限公司 | 一种多个直流电源系统能量互联网络及互联方法 |
| CN106410936A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于高低压双母线的大功率高效卫星电源系统 |
| CN109976435A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-07-05 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种空间用多级太阳电池阵功率调控电路 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 张伟等: "空间 20 kW 电源控制器研究", 《电源技术》 * |
| 林文立等: "一种新型空间锂电池快速充电方法", 航天器工程 * |
| 郭显鑫等: "空间电源功率调节技术综述", 《上海航天》 * |
| 马卉: "空间电源系统控制技术研究", 《电源技术》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110994768A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-10 | 上海空间电源研究所 | 一种航天器上的多蓄电池组切换与备份装置及控制方法 |
| CN110994768B (zh) * | 2019-11-25 | 2021-08-10 | 上海空间电源研究所 | 一种航天器上的多蓄电池组切换与备份装置及控制方法 |
| CN111697681A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-22 | 上海空间电源研究所 | 一种用于航天器的多路充电分流控制系统及其方法 |
| CN111697681B (zh) * | 2020-07-02 | 2022-03-25 | 上海空间电源研究所 | 一种用于航天器的多路充电分流控制系统及其方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106410936B (zh) | 一种基于高低压双母线的大功率高效卫星电源系统 | |
| CN106100096B (zh) | 一种微纳卫星低压高效电源系统 | |
| CN102324583B (zh) | 基于s3r的锂离子蓄电池组充电方法 | |
| CN106428637B (zh) | 一种全电推进功率系统 | |
| CN104052082A (zh) | 一种离网并网运行的光储联合供电系统 | |
| CN207218340U (zh) | 一种开关型恒流恒压锂电池充电器 | |
| CN102957160B (zh) | 在存储设备中维持得自发电系统的最优量的能量的方法 | |
| CN107579587A (zh) | 适用于leo卫星的能源系统及其控制方法 | |
| CN102832677A (zh) | 基于脉宽调制的新型卫星电源系统充电分流功率调节器 | |
| CN103236731B (zh) | 一种基于分离充电的电源控制器架构及控制方法 | |
| CN105406542B (zh) | 一种超级电容器组压控限流充电电路 | |
| CN104836247B (zh) | 实现储能容量动态优化的光储微网系统 | |
| CN110474389A (zh) | 一种leo卫星电源的控制拓扑电路 | |
| CN106356975A (zh) | 一种微小卫星能源系统 | |
| CN103904638B (zh) | 一种基于三端口变换器的直流分布式负载系统及其控制方法 | |
| CN109256839A (zh) | 一种非姿态稳定型航天器系统能源获取方法 | |
| CN104821782B (zh) | 一种软件和硬件结合的分流控制装置及方法 | |
| CN103066676B (zh) | 燃料电池供电装置和供电系统 | |
| CN109586391B (zh) | 一种深空探测飞行器电源系统 | |
| CN105429268A (zh) | 一种基于冗余mppt电路结构的微纳卫星电源系统 | |
| CN103036288B (zh) | 一种锂离子蓄电池补充充电控制系统 | |
| CN111293777A (zh) | 一种用于多站融合的电力运行不间断供电系统及方法 | |
| CN106100026A (zh) | 一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器 | |
| JP2004023879A (ja) | 給電システム及びその制御方法 | |
| CN108321864A (zh) | 多端互补输入输出能量协调分配的充电系统及控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211122 Address after: 300384 No. 6 Huake No. 7 Road, Binhai New Area, Tianjin Binhai High-tech Industrial Development Zone Applicant after: CETC Energy Co.,Ltd. Address before: 300384 No. 6 Huake No. 7 Road, Binhai New Area, Tianjin Binhai High-tech Industrial Development Zone Applicant before: The 18th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 300384 No. 6 Huake No. 7 Road, Binhai New Area, Tianjin Binhai High-tech Industrial Development Zone Applicant after: CETC Blue Sky Technology Co.,Ltd. Address before: 300384 No. 6 Huake No. 7 Road, Binhai New Area, Tianjin Binhai High-tech Industrial Development Zone Applicant before: CETC Energy Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191119 |