CN110957711A - 一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，该装置包括过压保护负载组件、散热支撑板、绝缘保护罩、绝缘支撑腿；过压保护负载组件安装在散热支撑板上，绝缘保护罩安装在散热支撑板上，用于覆盖过压保护负载组件，绝缘支撑腿用于支撑散热支撑板，过压保护负载组件跨接在航天器电缆网的母线正端与负端之间，用于与星上电源控制器内部过压保护电路配合使用，当母线电压高于额定值时，星上电源控制器内部过压保护电路将被触发，转而接通过压保护负载组件，过压保护负载组件接通之后，消耗过载功率，并通过散热支撑板将产生的热量散出，使母线电压重新维持在安全范围内。

Description

一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置

技术领域

该发明属于航天器地面测试技术领域，用于航天器地面测试时，对航天器上安装的电源保护装置进行等效替代的装置。

背景技术

随着空间事业的快速发展，航天器将搭载更多大容量、大功率的电子设备，从而对星上电源及电源控制装置的性能要求进一步提高。为防止电压过高而损坏负载，航天器上设置了电源控制装置——过压保护电路及负载。当母线电压高于额定值时，过压保护电路将被触发，转而接通外部过压保护负载。外部过压保护负载的接通可以消除母线过压产生的条件，使母线电压重新维持在安全范围内。航天器上电源控制装置的过压保护电路集成在电源控制装置中，而电源控制装置的过压保护负载为独立部件，其过压保护负载与电源控制装置一般应安装在同一舱段。

受布局空间限制，部分航天器将电源控制装置的过压保护负载与电源控制装置安装在不同舱段，造成在舱段测试时电源控制装置无过压保护负载可用，需使用地面等效设备替代。同时，部分非正样航天器为节省研制成本，未投产正式电源控制装置过压保护负载，测试时也需用地面等效设备替代。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，用于航天器测试时等效替代航天器上安装的电源控制装置过压保护负载，在电源控制装置过压保护电路启动后作为母线过压保护负载，负责消耗一部分母线功率。

本发明的技术方案是：一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，该装置包括过压保护负载组件、散热支撑板、绝缘保护罩、绝缘支撑腿；其中：

过压保护负载组件安装在散热支撑板上，绝缘保护罩安装在散热支撑板上，用于覆盖过压保护负载组件，绝缘支撑腿用于支撑散热支撑板，过压保护负载组件跨接在航天器电缆网的母线正端与负端之间，用于与星上电源控制器内部过压保护电路配合使用，当母线电压高于额定值时，星上电源控制器内部过压保护电路将被触发，转而接通过压保护负载组件，过压保护负载组件接通之后，消耗过载功率，并通过散热支撑板将产生的热量散出，使母线电压重新维持在安全范围内。

所述过压保护负载组件的阻值根据下列公式计算：

过压保护负载阻值＝母线电压设计值²/常态功率设计值。

所述过压保护负载组件包括2N个加热片，N大于等于1；其中2N个加热片分为两组，每组包括N个加热片，且N个加热片并联连接，两组加热片再并联连接。

所述加热片为薄膜加热器。

所述过压保护组件和散热支撑板间设有导热硅脂层，将过压保护组件产生的热量快速传递到散热支撑板上。

所述散热支撑板由具有良好导热性能的金属材料加工而成，导热率最好大于200W/(mk)。

所述散热支撑板上设有凹槽，用于增大散热面积。

所述电源控制装置和过压保护负载组件分舱段安装布局。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明所述的一种基于等效替代的航天器电源过压保护方法采用直接接入电源控制装置过压保护电路的方法，采用额定电阻消耗过载功率，并通过高效散热设备将产生的热量散出，从而承受工作过程中的瞬态和常态过载。该电源过压保护方法将最大程度的与航天器星上电源控制装置过压保护负载保持一致，确保了航天器电缆与本设备连接后的测试状态与航天器在轨状态的一致性。

(2)、发明所述的一种基于等效替代的航天器电源过压保护方法采用通用化产品组合而成，可根据航天器型号实际负载需求选择性安装。

(3)、本发明所述的一种基于等效替代的航天器电源过压保护方法所使用的材料，如散热支撑板、绝缘保护罩、绝缘支撑腿及外部连接电缆等组成部分均为通用性产品，可根据航天器型号实际负载需求组合安装、适应性扩展或替换，适用于不同的型谱及各类型号的需求，故本发明可直接用于地面测试时电源保护装置实现型谱化投产。

(4)、本发明方法原理清晰，最大程度的模拟了真实航天器上的电源控制装置过压保护负载，保证了地面测试状态与星上状态的一致性，使得通过地面测试的产品满足飞行件需求。

(5)、本发明方法有效解决了航天器布局空间紧张的问题，可以将电源控制装置和过压保护负载分舱段安装布局而不影响电源控制装置的地面测试工作。

(6)、本发明方法有效解决了航天器测试时由于正式电源控制装置过压保护负载未安装而造成其无法测试的问题，有利于优化航天器的研制流程设计，节省研制经济及时间成本。

(7)本发明无需接入外部电源、工作原理和实现方式简单，互换性强，成本低廉，使用灵活，占用空间小，可维修性高。

附图说明

图1为本发明实施例电源保护装置与航天器电缆网及电源控制装置的关系图。

图2为本发明实施例一种地面测试的电源保护装置。

图3为本发明实施例过压保护部件电路原理图。

图4为本发明实施例过压保护组件安装图。

图5为本发明实施例散热支撑板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明本专利的目的为了优化卫星设计、节省研制成本，提供了一种结构简单、安全可靠、成本低廉、生产周期短、通用性强、组成灵活的地面测试用等效航天器电源过压保护装置，用于等效替代航天器上电源控制装置的过压保护负载。该等效替代的航天器电源过压保护方法设计出的设备要求具有结构简单、安全可靠、通用性强、互换性强、经济型高等特点。

如图1和图2所示，本发明提供了一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，通过航天器电缆网与电源控制器连接，包括过压保护负载组件1、散热支撑板2、绝缘保护罩3、绝缘支撑腿4；其中：

过压保护负载组件1安装在散热支撑板2上，绝缘保护罩安装在散热支撑板上，用于覆盖过压保护负载组件1，绝缘支撑腿4用于支撑散热支撑板2，过压保护负载组件1跨接在航天器电缆网的母线正端与负端之间，用于与星上电源控制器内部过压保护电路配合使用，当母线电压高于额定值时，星上电源控制器内部过压保护电路将被触发，转而接通过压保护负载组件1，过压保护负载组件1接通之后，消耗过载功率，并通过散热支撑板2将产生的热量散出，使母线电压重新维持在安全范围内。航天器上，当电源控制器正常工作时，电源控制器与航天器电缆网之间无信号传输，而当电源控制器高压过载时，两者之间的传输通道开通，电源过压保护装置启动工作。

根据电源控制器的过压保护负载的电流和功率需求，所述过压保护负载组件(1)的阻值根据下列公式计算得到：

过压保护负载阻值＝母线电压设计值²/常态功率设计值

所述过压保护负载组件(1)包括2N个加热片，N大于等于1；其中2N个加热片分为两组，每组包括N个加热片，且N个加热片并联连接，两组加热片再并联连接。

如图3所示，已知母线电压为100.3V，电源控制器的常态功率为704w，计算得出过压保护负载的组织为14.3Ω。过压保护负载组件1的某一具体实施例由6个加热片串并而成，每个加热片的阻值为85.8±0.2Ω。其中三个加热片并联，等效电阻为28.6Ω；每三组加热片再并联，最终电阻为14.3Ω。母线过压保护负载设计阻值14.3Ω，瞬时功率为808W，常态功率为704W。所述加热片为薄膜加热器6。

还根据电源控制器的过压保护负载的电流和功率需求选择过压保护组件串并联的原理组合及配套的薄膜加热器类型，只需保证过压保护组件的搭配组合满足负载需求即可，因此可以灵活的选择薄膜加热片类型。图4所示为另一种过压保护组件的安装示意图，由8个加热片串并而成，单片电阻为114.4Ω，最终电阻为14.3Ω。如图4所示，过压保护负载组件1的正端和负端可以采用两个焊点连接，可靠性高。

为了增加该装置的使用便利性和通用性，根据组合后的过压保护组件的外形尺寸设计加工散热支撑板，并配套加工绝缘保护罩和绝缘支腿。绝缘保护罩要求全面覆盖过压保护组件，将绝缘保护罩安装在散热支撑板上，覆盖除散热面外的设备所有表面。绝缘支腿将过压保护组件抬高至方便操作的位置即可，无具体尺寸要求。

过压保护组件紧密安装在散热支撑板上，在过压保护组件和散热支撑板间设有导热硅脂层，将过载电流产生的热量快速传递到散热支撑板上。散热支撑板由具有良好导热性能的金属材料加工而成，散热支撑板上设有大量的凹槽增加了空气流道，增大了热传导效率，增强散热效果，实现快速导出热量，如图5所示。

所述过压保护组件和散热支撑板间设有导热硅脂层，将过压保护组件产生的热量快速传递到散热支撑板上。

所述散热支撑板由具有良好导热性能的金属材料加工而成，导热率最好大于200W/(mk)。散热支撑板上是螺纹通孔，绝缘支腿上是螺纹盲孔，散热支撑板通过螺钉安装在绝缘支腿上，支撑板可根据环境散热条件设置散热面朝上或者朝下。

将过压保护组件配套的薄膜加热器按设计安装图安装在散热支撑板上，并在薄膜加热器和散热支撑板间涂覆导热硅脂，按设计原理图利用内部电缆将薄膜加热器焊连成过压保护组件。

所述散热支撑板上设有大量的凹槽，凹槽的结构形式为均匀的方块形突起，极大程度上的扩大了散热面积。

所述电源控制装置和过压保护负载组件1分舱段安装布局。过压保护组件通过外部连接电缆与航天器电缆网连接。外部连接电缆具有良好的绝缘性和可靠性。由于航天器电缆网直接接入设备，设备应具有良好的绝缘性能。绝缘保护罩和绝缘支腿由绝缘性能良好的材料加工而成。绝缘保护罩安装在散热支撑板上，覆盖除散热面外的设备所有表面。绝缘支腿安装在散热支撑板上，用于设备的绝缘支撑。

将过压保护组件与外部连接电缆连接，外部电缆直接接入航天器电缆网，可以直接焊接或通过插头与电缆网插接。其中过压保护组件由若干薄膜加热器6按负载需求阻值组合通过内部电缆7焊连而成。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于包括过压保护负载组件(1)、散热支撑板(2)、绝缘保护罩(3)、绝缘支撑腿(4)；其中：

过压保护负载组件(1)安装在散热支撑板(2)上，绝缘保护罩安装在散热支撑板上，用于覆盖过压保护负载组件(1)，绝缘支撑腿(4)用于支撑散热支撑板(2)，过压保护负载组件(1)跨接在航天器电缆网的母线正端与负端之间，用于与星上电源控制器内部过压保护电路配合使用，当母线电压高于额定值时，星上电源控制器内部过压保护电路将被触发，转而接通过压保护负载组件(1)，过压保护负载组件(1)接通之后，消耗过载功率，并通过散热支撑板(2)将产生的热量散出，使母线电压重新维持在安全范围内。

2.一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述过压保护负载组件(1)的阻值根据下列公式计算：

过压保护负载阻值＝母线电压设计值²/常态功率设计值。

3.根据权利要求1所述的一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述过压保护负载组件(1)包括2N个加热片，N大于等于1；其中2N个加热片分为两组，每组包括N个加热片，且N个加热片并联连接，两组加热片再并联连接。

4.根据权利要求2所述的一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述加热片为薄膜加热器(6)。

5.根据权利要求4所述的一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述过压保护组件和散热支撑板间设有导热硅脂层，将过压保护组件产生的热量快速传递到散热支撑板上。

6.根据权利要求4所述的一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述散热支撑板由具有良好导热性能的金属材料加工而成，导热率最好大于200W/(mk)。

7.根据权利要求4所述的一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述散热支撑板上设有凹槽，用于增大散热面积。

8.根据权利要求1所诉的一种地面测试用等效航天器电源过压保护装置，其特征在于所述电源控制装置和过压保护负载组件(1)分舱段安装布局。

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