CN111416335B - 双母线太阳电池阵输出功率控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，包括：太阳电池阵、S4R充电分流电路主回路、S4R控制电路、S3R充电分流电路主回路、S3R控制电路；S3R控制电路根据不调节母线的用电需求输出第一控制信号；S3R充电分流电路主回路根据第一控制信号优先为不调节母线供电；若太阳电池阵仍有富余的功率，则进行对地分流；S4R控制电路根据全调节母线和不调节母线的用电需求输出第二控制信号；S4R充电分流电路主回路根据第二控制信号优先为全调节母线供电，在满足全调节母线供电需求的前提下，为不调节母线供电同时为蓄电池组供电，若太阳电池阵仍有富余的功率，则进行对地分流。本发明节省了整器资源，提升了电源分系统的可靠性。

Description

双母线太阳电池阵输出功率控制系统

技术领域

本发明涉及太阳电池供电电源分系统控制技术领域，特别涉及一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统。

背景技术

电源分系统作为航天器能源调节的关键分系统，为整个航天器在轨飞行阶段提供持续稳定的能源供给。电源分系统通过分流电路、充电分流电路、母线滤波等功能电路对太阳电池阵的输出功率进行合理的调节和控制，在不同载荷工作情况下维持母线的稳定输出，完成各用电负载的供电和蓄电池充电。

传统航天器电源分系统的太阳电池阵输出功率调节控制设备一般为S3R充电分流调节方式或S4R充电分流调节方式，且普遍为全调节母线或不调节母线的单母线设计方式。而实际针对航天器不同的用电负载特点，其需求往往各不相同。如测控、数管、工程参数测量等分系统的用电负载一般需要恒定电压的全调节母线供电，而热控、推进、地质采样等分系统则对于供电母线的电压恒定性无严格需求，如此一来，若统一按照全调节母线设计，则会造成整器重量、信息接口等资源的浪费，在深空探测等对于重量和信息接口资源要求苛刻的航天器应用领域中，甚至无法满足任务需求。

发明内容

本发明的目的在于一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，以克服现有技术的不足，解决现有太阳电池阵输出功率控制系统接口冗余、占用资源相对较多，对于深空探测领域适用性不强的问题。

为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，应用于电源分系统中，包括：

太阳电池阵、S4R充电分流电路主回路、S4R控制电路、S3R充电分流电路主回路、S3R控制电路；

所述太阳电池阵和所述S3R充电分流电路主回路并联在不调节母线两端，所述S3R充电分流电路主回路的第一端与所述太阳电池阵连接，其第二端与所述S3R控制电路的第一端连接，所述S3R控制电路的第二端与所述不调节母线连接；

所述S3R控制电路根据所述不调节母线的用电需求对所述S3R充电分流电路主回路输出第一控制信号；

所述S3R充电分流电路主回路根据所述第一控制信号为所述不调节母线供电和为蓄电池组充电；在满足不调节母线用电需求的前提下，若所述太阳电池阵仍有富余的功率，则进行对地分流；

所述S4R充电分流电路主回路和所述太阳电池阵并联在全调节母线和所述不调节母线两端；

所述S4R充电分流电路主回路的第一端与所述太阳电池阵连接，其第二端与所述S4R控制电路的第一端连接；所述S4R控制电路的第二端分别与所述全调节母线和所述不调节母线连接；

所述S4R控制电路根据所述全调节母线和所述不调节母线的用电需求对S4R充电分流电路主回路输出第二控制信号；

所述S4R充电分流电路主回路根据所述第二控制信号优先为所述全调节母线供电，在满足所述全调节母线供电需求的前提下，为所述不调节母线供电同时为所述蓄电池组供电，若所述太阳电池阵仍有富余的功率，则进行对地分流。

可选地，所述S3R充电分流电路主回路包括：

S3R对地分流通路和第一不调节母线充电通路；

所述S3R对地分流通路和所述第一不调节母线充电通路共用同一6级S3R分流支路，每级S3R分流支路的分流能力不小于5A，所述6级S3R分流支路将所述太阳电池阵输出功率全部分流。

可选地，所述6级S3R分流支路中的每级S3R分流支路包括一第一隔离二极管和第一MOS管，所述第一隔离二极管连接在所述第一不调节母线充电通路上；所述第一MOS管的漏极与所述第一隔离二极管的正极连接；所述第一MOS管的源极与所述S3R对地分流通路连接，所述第一MOS管的栅极与所述S3R控制电路连接，用于接收所述第一控制信号。

可选地，所述的S3R控制电路包括：第一蓄电池组电压取样电路、第一蓄电池组误差放大器和第一逻辑控制电路，所述第一逻辑控制电路包括第一充电调节控制电路和第一分流调节控制电路；

所述第一蓄电池组电压采样电路用于对所述蓄电池组进行电压采样，将其采样结果输出给所述第一蓄电池组误差放大器进行信号误差放大，放大后的第一信号和所述第一充电调节控制电路中的三角波进行比较，产生第一PWM波，使得所述第一MOS管断开和所述第一隔离二极管连通，以控制向所述不调节母线供电；

所述放大后的第一信号和所述第一分流调节控制电路中的三角波进行比较，产生第二PWM波，使得所述第一MOS管导通和所述第一隔离二极管截止，以控制所述S3R对地分流通路进行对地分流。

可选地，所述S4R充电分流电路主回路包括：S4R对地分流通路、全调节母线充电通路和第二不调节母线充电通路；

所述S4R对地分流通路、所述全调节母线充电通路和所述第二不调节母线充电通路共用同一4级S4R分流支路，每级S4R分流支路的分流能力不小于5A，所述4级S4R分流支路将所述太阳电池阵输出功率全部分流。

可选地，所述4级S4R分流支路中每级S4R分流支路包括：

第二隔离二极管、第三隔离二极管、第二MOS管和第三MOS管；

所述第二隔离二极管连接在所述全调节母线充电通路上，

所述第三隔离二极管连接在所述第二不调节母线充电通路上；

所述第二MOS管的源极与所述第三隔离二极管的负极连接，所述第二MOS管的漏极与所述不调节母线连接；所述第二MOS管的栅极与所述S4R控制电路连接，用于接收所述第二控制信号；

所述第三MOS管的源极与所述S4R对地分流通路连接，所述第三MOS管的漏极分别与所述第二隔离二极管和所述第三隔离二极管的正极连接；

所述第三MOS管的栅极与所述S4R控制电路连接，用于接收所述第二控制信号。

可选地，所述S4R控制电路包括：母线电压取样电路、第二蓄电池组电压取样电路、主误差放大器、第二蓄电池组误差放大器和第二逻辑控制电路；

所述第二逻辑控制电路包括第二充电调节控制电路和第二分流调节控制电路；

所述母线电压采样电路分别对所述全调节母线和不调节母线进行电压采样，将采样结果输出给所述主误差放大器进行信号误差放大，放大后的第二信号和所述第二充电调节控制电路中的三角波进行比较，产生第三PWM波，所述第三PWM波控制所述第三MOS管截止，所述第二隔离二极管优先导通，使得所述全调节母线充电通路优先导通为所述全调节母线供电；所述第二MOS管导通，所述第三隔离二极管导通，使得所述第二不调节母线充电通路导通为所述不调节母线和所述蓄电池组供电；

所述放大后的第二信号和所述第二分流调节控制电路中的三角波进行比较，产生第四PWM波，所述第四PWM波控制所述第三MOS管的导通，使得所述S4R对地分流通路导通对地分流。

可选地，所述4级S4R分流支路包括第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路和第4路S4R分流支路；

所述6级S3R分流支路包括第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路和第6路S3R分流支路；

根据所述全调节母线用电需求，所述太阳电池阵的功率逐级输出顺序依次为：

第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第4路S4R分流支路、第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第6路S3R分流支路；

所述太阳电池阵的分流退出顺序依次为：

第6路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第1路S3R分流支路、第4路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第1路S4R分流支路。

可选地，根据不调节母线用电需求，所述太阳电池阵的功率逐级输出顺序依次为：

第6路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第1路S3R分流支路、第4路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第1路S4R分流支路；

所述太阳电池阵的分流退出顺序依次为：

第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第4路S4R分流支路、第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第6路S3R分流支路。

本发明与技术相比具有以下优点：

本发明所提供的一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，实现了针对不同用电负载需求，采取S3R充电分流和S4R充电分流相结合，以及合理的太阳电池阵逐级输出控制策略，在满足用电负载需求的同时最大限度节省了整器(整个飞行器)资源，提升了电源分系统的可靠性。

整个控制系统具有电路简单、可靠性高和控制精度准确的特点，特别适用于深空探测领域航天器。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统的电路主要结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1和具体实施方式对本发明提出的一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，本实施例提供的一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，应用于电源分系统中，包括：太阳电池阵5、S4R充电分流电路主回路3、S4R控制电路4、S3R充电分流电路主回路1、S3R控制电路2。

所述太阳电池阵5和所述S3R充电分流电路主回路1并联在不调节母线两端，所述S3R充电分流电路主回路1的第一端与所述太阳电池阵5连接，其第二端与所述S3R控制电路2的第一端连接，所述S3R控制电路2的第二端与所述不调节母线连接。所述S3R控制电路2根据所述不调节母线的用电需求对所述S3R充电分流电路主回路1输出第一控制信号。所述S3R充电分流电路主回路1根据所述第一控制信号为所述不调节母线供电和为蓄电池组充电；在满足不调节母线用电需求的前提下，若所述太阳电池阵5仍有富余的功率，则进行对地分流。

具体的，所述S3R充电分流电路主回路1包括：S3R对地分流通路和第一不调节母线充电通路。

所述S3R对地分流通路和所述第一不调节母线充电通路共用同一6级S3R分流支路，每级S3R分流支路的分流能力不小于5A，所述6级S3R分流支路将所述太阳电池阵输出功率全部分流。

所述6级S3R分流支路中的每级S3R分流支路包括一第一隔离二极管D1和第一MOS管M1，所述第一隔离二极管D1连接在所述第一不调节母线充电通路上；所述第一MOS管M1的漏极与所述第一隔离二极管D1的正极连接；所述第一MOS管M1的源极与所述S3R对地分流通路连接，所述第一MOS管M1的栅极与所述S3R控制电路2连接，用于接收所述第一控制信号。

所述的S3R控制电路2包括：第一蓄电池组电压取样电路(图中未示出)、第一蓄电池组误差放大器(图中未示出)和第一逻辑控制电路(图中未示出)，所述第一逻辑控制电路(图中未示出)包括第一充电调节控制电路(图中未示出)和第一分流调节控制电路(图中未示出)。

所述第一蓄电池组电压采样电路用于对所述蓄电池组进行电压采样，将其采样结果输出给所述第一蓄电池组误差放大器进行信号误差放大，放大后的第一信号和所述第一充电调节控制电路中的三角波进行比较，产生第一PWM波，使得所述第一MOS管M1断开和所述第一隔离二极管D1连通，以控制向所述不调节母线和蓄电池组供电。

所述放大后的第一信号和所述第一分流调节控制电路中的三角波进行比较，产生第二PWM波，使得所述第一MOS管M1导通和所述第一隔离二极管D1截止，以控制所述S3R对地分流通路进行对地分流。所述第一控制信号包括第一PWM波和第二PWM波。

所述的S3R充电分流电路主回路1相对应的太阳电池阵5产生的输出功率有两个通路(S3R对地分流通路和第一不调节母线充电通路)：第一，所述第一不调节母线充电通路用于在所述第一隔离二极管D1导通时，向不调节母线供电以及为所述蓄电池组充电；第二，所述S3R对地分流通路用于在所述第一MOS管M1导通时，对地分流。由于两个通路所对应的电位不同，所以所述太阳电池阵5所产生的电流在任一时刻只能流向两个通路中的一个通路，在任一时刻太阳电池阵5所产生的电流流向两个通路中的哪个通路由S3R控制电路2中的第一蓄电池组误差放大器(BEA)和第一逻辑控制电路共同控制判定，所述第一逻辑控制电路的控制逻辑为优先流向第一不调节母线充电通路有最高优先权，其次为S3R对地分流通路的对地分流。通过所述第一MOS管M1接通与断开来完成逻辑状态的选择，即决定太阳电池阵5产生的电流在某一时刻对应的流向哪条通路。

所述第一逻辑控制电路充分利用了太阳电池阵5的I-V曲线的恒流特性，可直接并在太阳电池阵5两端，根据电源分系统的不调节母线的母线负载的用电需求，在满足不调节母线(不调节母线负载)稳定供电的同时把太阳电池阵5的富余功率给蓄电池组充电，若还有剩余能量(太阳电池阵所产生的剩余的电流)，则通过分流控制(S3R充电分流电路主回路1)进行分流。按电源分系统(不调节母线)的控制需求完成充电调节和分流调节，在充电分流控制电路设计(第一逻辑控制电路)中融入了充电和分流控制调节的制约控制技术，有效地避免了S3R充电分流电路主回路的充电和分流功率开关调整管工作时的相互干涉现象，保证所述不调节母线输出电压的稳定，同时充电控制电路对蓄电池组(锂离子蓄电池组)充电实施控制管理，锂离子蓄电池充电采用限流－恒压法。先对锂离子蓄电池组进行限流充电，在充至设定电压(蓄电池组电压)后进行恒压充电，恒压充电时充电电流逐渐减小。

即，根据第一蓄电池组电压取样电路取的蓄电池组电压大小来决定是第一充电调节控制电路在工作还是第一分流调节控制电路在工作。可以理解的是，所述第一蓄电池组电压取样电路和第一蓄电池组误差放大器可以是现有的，在此不做过多限制。所述第一逻辑控制电路只要能实现上述功能的电路即可，在此不作过多限制。

所述S4R充电分流电路主回路3和所述太阳电池阵5并联在全调节母线和所述不调节母线两端；

所述S4R充电分流电路主回路3的第一端与所述太阳电池阵5连接，其第二端与所述S4R控制电路4的第一端连接；所述S4R控制电路4的第二端分别与所述全调节母线和所述不调节母线连接；

所述S4R控制电路4根据所述全调节母线和所述不调节母线的用电需求对S4R充电分流电路主回路3输出第二控制信号。

所述S4R充电分流电路主回路3根据所述第二控制信号优先为所述全调节母线供电，在满足所述全调节母线供电需求的前提下，为所述不调节母线供电同时为所述蓄电池组供电，若所述太阳电池阵5仍有富余的功率，则进行对地分流。

可选地，所述S4R充电分流电路主回路3包括：S4R对地分流通路、全调节母线充电通路和第二不调节母线充电通路；

所述S4R对地分流通路、所述全调节母线充电通路和所述第二不调节母线充电通路共用同一4级S4R分流支路，每级S4R分流支路的分流能力不小于5A，所述4级S4R分流支路将所述太阳电池阵5输出功率全部分流。

可选地，所述4级S4R分流支路中每级S4R分流支路包括：

第二隔离二极管D2、第三隔离二极管D3、第二MOS管M2和第三MOS管M3；

所述第二隔离二极管D2连接在所述全调节母线充电通路上，

所述第三隔离二极管D3连接在所述第二不调节母线充电通路上；

所述第二MOS管M2的源极与所述第三隔离二极管D3的负极连接，所述第二MOS管M2的漏极与所述不调节母线连接；所述第二MOS管M2的栅极与所述S4R控制电路4连接，用于接收所述第二控制信号；

所述第三MOS管M3的源极与所述S4R对地分流通路连接，所述第三MOS管M3的漏极分别与所述第二隔离二极管D2和所述第三隔离二极管D3的正极连接；

所述第三MOS管M3的栅极与所述S4R控制电路4连接，用于接收所述第二控制信号。

可选地，所述S4R控制电路4包括：母线电压取样电路(图中未示出)、第二蓄电池组电压取样电路(图中未示出)、主误差放大器(图中未示出)、第二蓄电池组误差放大器(图中未示出)和第二逻辑控制电路(图中未示出)。

所述第二逻辑控制电路包括第二充电调节控制电路和第二分流调节控制电路。所述母线电压采样电路分别对所述全调节母线和不调节母线进行电压采样，将采样结果输出给所述主误差放大器进行信号误差放大，放大后的第二信号和所述第二充电调节控制电路中的三角波进行比较，产生第三PWM波，所述第三PWM波控制所述第三MOS管M3截止，所述第二隔离二极管D2优先导通，使得所述全调节母线充电通路优先导通为所述全调节母线供电；所述第二MOS管D2导通，所述第三隔离二极管D3导通，使得所述第二不调节母线充电通路导通为所述不调节母线和所述蓄电池组供电。所述放大后的第二信号和所述第二分流调节控制电路中的三角波进行比较，产生第四PWM波，所述第四PWM波控制所述第三MOS管M3的导通，使得所述S4R对地分流通路导通对地分流。

具体的，所述的S4R充电分流电路主回路3相对应的太阳电池阵5产生的输出功率有3条通路(S4R对地分流通路、全调节母线充电通路和第二不调节母线充电通路)：第一，所述全调节母线充电通路在所述第二隔离二极管D2导通时，向全调节母线供电；第二，所述第二不调节母线充电通路在所述第三隔离二极管导通、第二MOS管M2导通时向不调节母线供电以及为蓄电池充电；第三，所述S4R对地分流通路在所述第三MOS管导通时，对地分流。由于3条通路所对应的电位不同，所以太阳电池阵5所产生的电流在任一时刻只能流向三个通路中的一个通路，在任一时刻太阳电池阵5所产生的电流流向3个通路中的哪个通路由主误差放大器(MEA)、第二蓄电池组误差放大器BEA和第二逻辑控制电路共同控制判定，第二逻辑控制电路的控制逻辑为流向全调节母线供电通路有最高优先权，其次是流向不调节母线供电通路，再次为对地分流通路。通过第二MOS管M2和第三MOS管M3的接通与断开来完成逻辑状态的选择，即决定太阳电池阵5产生的电流在某一时刻流向哪条通路。

第二逻辑控制电路的充分利用了太阳电池阵I-V曲线的恒流特性，可直接并在太阳电池阵5两端，根据电源分系统的母线负载的用电需求，此处的用电需求是指负载用电的多少，根据负载用电多少，自动开启哪几路太阳阵，优先满足全调节母线负载需求，其次满足不调节母线负载供电，同时把太阳电池阵的富余功率给蓄电池组充电，若还有剩余能量，则通过分流控制进行对地分流。按电源分系统的控制需求完成充电调节和分流调节，在充电分流控制电路设计中融入了充电和分流控制调节的制约控制技术，有效地避免了充电和分流功率开关调整管工作时的相互干涉现象，保证母线输出电压的稳定，同时充电控制电路对蓄电池组充电实施控制管理，锂离子蓄电池充电采用限流－恒压法。先对蓄电池组进行限流充电，在充至设定电压(蓄电池组电压)后进行恒压充电，恒压充电时充电电流逐渐减小。

本实施例，采用3取2的表决实现冗余设计，进而提高控制信号的可靠性。

优选地，所述4级S4R分流支路包括第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路和第4路S4R分流支路；所述6级S3R分流支路包括第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路和第6路S3R分流支路。

所述太阳电池阵5可以包括若干列太阳阵(太阳电池子阵)，在本实施例中，所述太阳阵的列数为10列，即所述第1路S4R分流支路与所述第一太阳阵SG1连接；依次类推，所述第4路S4R分流支路与所述第四太阳阵SG4连接。所述第1路S3R分流支路与所述第五太阳阵SG5连接；依此类推，所述第6路S3R分流支路与第十太阳阵SG10连接.

根据所述全调节母线用电需求，所述太阳电池阵的功率逐级输出顺序(优先打开的分流支路顺序)依次为：

第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第4路S4R分流支路、第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第6路S3R分流支路；

所述太阳电池阵的分流退出顺序(优先关闭的分流支路顺序)依次为：

第6路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第1路S3R分流支路、第4路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第1路S4R分流支路。

可选地，根据不调节母线用电需求，所述太阳电池阵的功率逐级输出顺序(优先打开的分流支路的顺序)依次为：

第6路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第1路S3R分流支路、第4路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第1路S4R分流支路；

所述太阳电池阵的分流退出顺序(优先关闭的分流支路的顺序)依次为：

第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第4路S4R分流支路、第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第6路S3R分流支路。

另外，本实施例还包括第一滤波电容阵和第二滤波电容阵，所述第一滤波电容阵的一端与所述全调节母线连接，另一端接地；所述第二滤波电容阵的一端与所述不调节母线连接，另一端接地。所述第一滤波电容阵用于对所述S4R充电分流电路主回路3的输出进行滤波，去除噪声。所述第二滤波电容阵用于对所述S3R充电分流电路主回路1的输出进行滤波，去除噪声。提升了电源分系统的可靠性。

本实施例所提供的一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，实现了针对不同用电负载需求，采取S3R充电分流和S4R充电分流相结合，以及合理的太阳电池阵逐级输出控制策略，在满足用电负载需求的同时最大限度节省了整器资源，提升了电源分系统的可靠性。克服现有技术的不足，解决现有太阳电池阵输出功率控制系统接口冗余、占用资源相对较多，对于深空探测领域适用性不强的问题。

本实施例为首次提出航天器双母线太阳电池阵输出功率控制系统，整个控制系统具有电路简单、可靠性高和控制精度准确的特点，特别适用于深空探测领域航天器。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种双母线太阳电池阵输出功率控制系统，应用于电源分系统中，其特征在于，包括：

太阳电池阵、S4R充电分流电路主回路、S4R控制电路、S3R充电分流电路主回路、S3R控制电路；

所述太阳电池阵和所述S3R充电分流电路主回路并联在不调节母线两端，所述S3R充电分流电路主回路的第一端与所述太阳电池阵连接，其第二端与所述S3R控制电路的第一端连接，所述S3R控制电路的第二端与所述不调节母线连接；

所述S3R控制电路根据所述不调节母线的用电需求对所述S3R充电分流电路主回路输出第一控制信号；

所述S3R充电分流电路主回路根据所述第一控制信号为所述不调节母线供电和为蓄电池组充电；在满足不调节母线用电需求的前提下，若所述太阳电池阵仍有富余的功率，则进行对地分流；

所述S4R充电分流电路主回路和所述太阳电池阵并联在全调节母线和所述不调节母线两端；

所述S4R充电分流电路主回路的第一端与所述太阳电池阵连接，其第二端与所述S4R控制电路的第一端连接；所述S4R控制电路的第二端分别与所述全调节母线和所述不调节母线连接；

所述S4R控制电路根据所述全调节母线和所述不调节母线的用电需求对S4R充电分流电路主回路输出第二控制信号；

所述S4R充电分流电路主回路根据所述第二控制信号优先为所述全调节母线供电，在满足所述全调节母线供电需求的前提下，为所述不调节母线供电同时为所述蓄电池组供电，若所述太阳电池阵仍有富余的功率，则进行对地分流。

2.如权利要求1所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述S3R充电分流电路主回路包括：

S3R对地分流通路和第一不调节母线充电通路；

所述S3R对地分流通路和所述第一不调节母线充电通路共用同一6级S3R分流支路，每级S3R分流支路的分流能力不小于5A，所述6级S3R分流支路将所述太阳电池阵输出功率全部分流。

3.如权利要求2所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述6级S3R分流支路中的每级S3R分流支路包括一第一隔离二极管和第一MOS管，所述第一隔离二极管连接在所述第一不调节母线充电通路上；所述第一MOS管的漏极与所述第一隔离二极管的正极连接；所述第一MOS管的源极与所述S3R对地分流通路连接，所述第一MOS管的栅极与所述S3R控制电路连接，用于接收所述第一控制信号。

4.如权利要求3所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述的S3R控制电路包括：第一蓄电池组电压取样电路、第一蓄电池组误差放大器和第一逻辑控制电路，所述第一逻辑控制电路包括第一充电调节控制电路和第一分流调节控制电路；

所述第一蓄电池组电压取样电路用于对所述蓄电池组进行电压采样，将其采样结果输出给所述第一蓄电池组误差放大器进行信号误差放大，放大后的第一信号和所述第一充电调节控制电路中的三角波进行比较，产生第一PWM波，使得所述第一MOS管断开和所述第一隔离二极管连通，以控制向所述不调节母线供电；

所述放大后的第一信号和所述第一分流调节控制电路中的三角波进行比较，产生第二PWM波，使得所述第一MOS管导通和所述第一隔离二极管截止，以控制所述S3R对地分流通路进行对地分流。

5.如权利要求4所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述S4R充电分流电路主回路包括：S4R对地分流通路、全调节母线充电通路和第二不调节母线充电通路；

所述S4R对地分流通路、所述全调节母线充电通路和所述第二不调节母线充电通路共用同一4级S4R分流支路，每级S4R分流支路的分流能力不小于5A，所述4级S4R分流支路将所述太阳电池阵输出功率全部分流。

6.如权利要求5所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述4级S4R分流支路中每级S4R分流支路包括：

第二隔离二极管、第三隔离二极管、第二MOS管和第三MOS管；

所述第二隔离二极管连接在所述全调节母线充电通路上，

所述第三隔离二极管连接在所述第二不调节母线充电通路上；

所述第二MOS管的源极与所述第三隔离二极管的负极连接，所述第二MOS管的漏极与所述不调节母线连接；所述第二MOS管的栅极与所述S4R控制电路连接，用于接收所述第二控制信号；

所述第三MOS管的源极与所述S4R对地分流通路连接，所述第三MOS管的漏极分别与所述第二隔离二极管和所述第三隔离二极管的正极连接；

所述第三MOS管的栅极与所述S4R控制电路连接，用于接收所述第二控制信号。

7.如权利要求6所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述S4R控制电路包括：母线电压取样电路、第二蓄电池组电压取样电路、主误差放大器、第二蓄电池组误差放大器和第二逻辑控制电路；

所述第二逻辑控制电路包括第二充电调节控制电路和第二分流调节控制电路；

所述母线电压取样电路分别对所述全调节母线和不调节母线进行电压采样，将采样结果输出给所述主误差放大器进行信号误差放大，放大后的第二信号和所述第二充电调节控制电路中的三角波进行比较，产生第三PWM波，所述第三PWM波控制所述第三MOS管截止，所述第二隔离二极管优先导通，使得所述全调节母线充电通路优先导通为所述全调节母线供电；所述第二MOS管导通，所述第三隔离二极管导通，使得所述第二不调节母线充电通路导通为所述不调节母线和所述蓄电池组供电；

所述放大后的第二信号和所述第二分流调节控制电路中的三角波进行比较，产生第四PWM波，所述第四PWM波控制所述第三MOS管的导通，使得所述S4R对地分流通路导通对地分流。

8.如权利要求7所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

所述4级S4R分流支路包括第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路和第4路S4R分流支路；

所述6级S3R分流支路包括第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路和第6路S3R分流支路；

根据所述全调节母线用电需求，所述太阳电池阵的功率逐级输出顺序依次为：

第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第4路S4R分流支路、第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第6路S3R分流支路；

所述太阳电池阵的分流退出顺序依次为：

第6路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第1路S3R分流支路、第4路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第1路S4R分流支路。

9.如权利要求8所述的双母线太阳电池阵输出功率控制系统，其特征在于，

根据不调节母线用电需求，所述太阳电池阵的功率逐级输出顺序依次为：

第6路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第1路S3R分流支路、第4路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第1路S4R分流支路；

所述太阳电池阵的分流退出顺序依次为：

第1路S4R分流支路、第2路S4R分流支路、第3路S4R分流支路、第4路S4R分流支路、第1路S3R分流支路、第2路S3R分流支路、第3路S3R分流支路、第4路S3R分流支路、第5路S3R分流支路、第6路S3R分流支路。