CN112698135A - 一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统及方法，包括：装星待测设备通过通用转接测试电缆连接多路复用开关矩阵单元和功率负载模块；阻抗测量模块与多路复用开关矩阵单元连接；多路复用开关矩阵单元与数据采集模块连接；功率负载模块、数据采集模块、多路复用开关矩阵单元和阻抗测量模块均与下位机连接，并通过下位机进行控制；电源模块为功率负载模块、数据采集模块、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元以及下位机供电。本发明对于卫星简化岗位、降低风险、减少事故、提高效率、实施方便、提高设备通用化等方面有良好效果和积极推动作用。

Description

一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统及方法

技术领域

本发明涉及航天器供配电系统测试技术领域，具体地，涉及一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统及方法。

背景技术

卫星供配电系统负责在卫星各个飞行阶段给卫星的有效载荷及服务舱各分系统提供和分配电能，一般包括太阳模拟阵(地面测试时代替太阳电池阵使用)、电源控制器、蓄电池组、配电器、各系统配电设备等。在卫星装星测试前，一般均要求对装星测试电缆进行导通、绝缘测试；在卫星装星测试时，供配电系统测试一般根据装星状态分段进行，首先测试电源控制器输入输出供电功能和配电器直供电功能，而后进行测控、综合电子系统测试，建立最小测试系统，然后进行供配电系统功能和性能测试。其中太阳模拟阵、电源控制器、蓄电池组、配电器、各系统配电设备均涉及一次供电、二次供电、蓄电池组供电的开路电压和极性测试，传统的测试方法为提前准备好测试电缆和转接测试盒，根据测试需求一次转接一个或多个供电口，使用万用表人工方式在转接测试盒上手动测试每对接点的电压和极性，同时手动记录测试值，阻抗测试类同；在系统级功能测试时需连接电子负载，根据需求设置负载大小，使用示波器采集母线特性，然后进行保存和处理。传统方法测试过程时间长，风险高，在航天史上曾经发生多起供配电测试事故。

专利文献CN107942140A(申请号：201711159633.7)公开了一种检测卫星电源控制系统接口阻抗的测量系统及检测方法，包含：测试控制器，分别与测试控制器连接的计算机、配电装置、阻抗测量器和开关矩阵，开关矩阵和阻抗测量器与待测电源控制系统接口连接；配电装置与计算机以及开关矩阵连接。测试控制器根据计算机输出的测试信号控制所述配电装置、阻抗测量器和开关矩阵；配电装置开启以传送测试电源电流至待测的两个端子；阻抗测量器测量待测的两个端子间的电压值并计算待测的两个端子间的阻抗值，并将得到的阻抗值与待测的两个端子的端子号向计算机反馈。该专利主要用于电源控制器接口阻抗测量，用于单机测试，无法实现装星后使用。

专利文献CN105067845A(申请号：201510465685.1)公开了一种空间飞行器轻型地面转接测试系统，包括：专用段转接电缆(1)、通用段转接电缆(2)、转接测试盒(3)。该专利主要是转接盒和转接测试电缆的使用，无法用于单机测试，特别是单机装星后测试；

专利文献CN101950002A(申请号：201010253639.2)公开了一种小卫星电源分系统的综合测试方法,利用太阳方阵模拟器替代太阳电池阵,使用卫星综合测试系统的地面有线测控台进行有线指令发送和重要参数采集,利用地面测控设备、遥测遥控前端、测试计算机进行遥控指令发送和遥测数据采集。卫星加电后,合理控制太阳方阵模拟器升电和退电的操作时机、遥控指令发送时机,设置电源分系统的工作状态,对各类参数和状态进行监测判读,完成各类测试项目。另外,采用注入正常或故障数据块、程序块的方式,测试系统的上注功能、可靠性和容错性。该专利主要描述小卫星电源系统综合测试方法，介绍的是测试流程。

本专利主要解决供配电系统测试中的的电源(含二次电源)、电池、太阳阵、配电器等装星后的开路电压测试、极性测试、阻抗测试、带载能力测试等方面的问题，与以上专利内容均不同，切合实际卫星装星测试内容，通用性强，实际应用性强，可以有效提高测试效率，提高安全性。

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用于卫星供配电系统装星测试的检测系统及方法。

根据本发明提供的一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，包括：装星待测设备、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元、数据采集模块、功率负载模块和电源模块；

所述装星待测设备通过通用转接测试电缆连接多路复用开关矩阵单元和功率负载模块；

所述阻抗测量模块与所述多路复用开关矩阵单元连接；所述多路复用开关矩阵单元与所述数据采集模块连接；

所述功率负载模块、数据采集模块、多路复用开关矩阵单元和阻抗测量模块均与所述下位机连接，并通过下位机进行控制；

所述电源模块为功率负载模块、数据采集模块、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元以及下位机供电。

优选地，所述数据采集模块和阻抗测量模块通过多路复用开关矩阵单元实现装星待测设备的包括电压、极性、母线特性以及阻抗采集。

优选地，所述功率负载模块为装星待测设备进行负载功率设置。

优选地，所述通用转接测试电缆包括多路电缆，一端与装星待测设备连接，另一端与多路复用开关矩阵单元连接；与多路复用开关矩阵单元连接端采用J14A-104ZJ接插件，与装星待测设备连接端接插件包括J14A、J36A、J30J、J599、Y2、Y27A或Y4等卫星接插件。

优选地，所述数据采集模块与卫星隔离，隔离电阻大于预设值。

优选地，所述数据采集模块和阻抗测量模块的采集通道为预设值。

优选地，所述阻抗测量模块采集电阻范围为0Ω～500MΩ，最高采集精度0.001Ω。

优选地，所述数据采集模块采集电压范围为-150V～+150V，采集精度0.005V。

优选地，所述功率负载模块电压范围为0V～+500V，功率范围为0W～56KW，具有过流、过压、过功率、过温、电压反相等保护功能。

根据本发明提供的一种用于卫星供配电系统装星测试的检测方法，运用上述所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统执行如下步骤：

步骤M1：根据整星测试要求在配置文件中设置需测试开路电压、极性、阻抗的接点信息和阈值信息；

步骤M2：通过控制功率负载模块对装星待测设备进行负载功率设置；

步骤M2：下位机读取配置文件相关信息，控制多路复用开关矩阵单元实现对每对节点的接通采样控制；

步骤M3：通过阻抗测量模块依次测试每对接点的阻抗，并与配置文件中的阈值相比较，并给出阻抗判断结果；

步骤M4：通过数据采集模块依次测试每对接点的电压和极性，并与配置文件中阈值相比较，给出电压和极性的判断结果；

步骤M5：通过数据采集模块测试母线纹波、母线动态特性，并显示、记录和保存纹波和动态特性曲线。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明解决了卫星电测试时测试周期长、手动操作风险高、数据记录和判读不便等问题，还解决了加电测试过程中人工操作容易发生事故的问题，以及简化人力资源配置、岗位配置的问题；

2、本发明对于卫星简化岗位、降低风险、减少事故、提高效率、实施方便、提高设备通用化等方面有良好效果和积极推动作用；

3、本发明的应用能够取得降低电测试成本，实现卫星型号间相互备份、实现测试通用性、提高卫星生产效率、节约人力资源、提高经济效益、节省设备资金等有益效果；

4、本发明解决了传统卫星供配电系统装星后一二次电源开路电压和极性测试、蓄电池组开路电压和极性测试、带载能力测试、母线品质测试、阻抗测试的测试过程复杂、操作不便、风险高、时间长等不利因素，实现了开路电压和极性、母线电压稳态和动态特性自动记录数据、波形和判读的功能。

5、本发明的一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统可以用于卫星单机、电缆阻抗测量、开路电压测试、单机带载能力测试、母线品质测试，基本包含了目前卫星供配电系统需要借助外物进行的各种测试内容，具有广泛的适用性。

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1一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统示意图。

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。

实施例1

根据本发明提供的一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，如图1所示，包括：装星待测设备、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元、数据采集模块、功率负载模块和电源模块；

所述装星待测设备通过通用转接测试电缆连接多路复用开关矩阵单元和功率负载模块；

所述阻抗测量模块与所述多路复用开关矩阵单元连接；所述多路复用开关矩阵单元与所述数据采集模块连接；

所述功率负载模块、数据采集模块、多路复用开关矩阵单元和阻抗测量模块均与所述下位机连接，并通过下位机进行控制；

所述电源模块为功率负载模块、数据采集模块、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元以及下位机供电。

具体地，所述数据采集模块和阻抗测量模块通过多路复用开关矩阵单元实现装星待测设备的包括电压、极性、母线特性以及阻抗采集。

具体地，所述功率负载模块为装星待测设备进行负载功率设置。

具体地，所述通用转接测试电缆包括多路电缆，一端与装星待测设备连接，另一端与多路复用开关矩阵单元连接；与多路复用开关矩阵单元连接端采用J14A-104ZJ接插件，与装星待测设备连接端接插件包括J14A、J36A、J30J、J599、Y2、Y27A或Y4等卫星接插件。

具体地，所述数据采集模块与卫星隔离，隔离电阻大于100MΩ。

具体地，所述数据采集模块和阻抗测量模块的采集通道为15个。

具体地，所述阻抗测量模块采集电阻范围为0Ω～500MΩ，最高采集精度0.001Ω。

具体地，所述数据采集模块采集电压范围为-150V～+150V，采集精度0.005V。

具体地，所述功率负载模块电压范围为0V～+500V，功率范围为0W～56KW，具有过流、过压、过功率、过温、电压反相等保护功能。

根据本发明提供的一种用于卫星供配电系统装星测试的检测方法，运用上述所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统执行如下步骤：

步骤M1：根据整星测试要求在配置文件中设置需测试开路电压、极性、阻抗的接点信息和阈值信息；

步骤M2：通过控制功率负载模块对装星待测设备进行负载功率设置；

步骤M2：下位机读取配置文件相关信息，控制多路复用开关矩阵单元实现对每对节点的接通采样控制；

步骤M3：通过阻抗测量模块依次测试每对接点的阻抗，并与配置文件中的阈值相比较，并给出阻抗判断结果；

步骤M4：通过数据采集模块依次测试每对接点的电压和极性，并与配置文件中阈值相比较，给出电压和极性的判断结果；

步骤M5：通过数据采集模块测试母线纹波、母线动态特性，并显示、记录和保存纹波和动态特性曲线。

下位机采集的开路电压数据按照时间/内容/电压/阈值/结果/极性/阈值/结果，采集的母线纹波按照时间/内容/纹波，采集的母线动态特性按照时间/内容/△V/△T，采集的阻抗按照时间/内容/阻抗/阈值/结果等格式以Excel形式保存数据，采集的曲线按照时间/内容的格式以图片形式保存数据；

进一步的，下位机采集数据可以数字化显示，显示内容(接点)、电压、极性、阈值、结果、阻抗、负载电压、负载电流、负载功率、纹波、动态特性的△V/△T特性，可以图形化显示稳态母线、动态母线、纹波特性；

实施例2

实施例2是实施例1的变化例

本发明提供一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其系统包括：电源模块、功率负载模块、数据采集模块、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元、通用转接测试电缆、下位机；

装星待测设备通过通用转接测试电缆连接至多路复用开关矩阵单元和功率负载模块；

测试人员根据整星测试要求按照被测设备接点信息在配置文件中设置需测试开路电压、极性、阻抗等内容的接点信息和阈值信息；

下位机读取配置文件相关信息，并通过控制据采集模块、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元实现对装星待测设备的电压、极性、母线特性、阻抗采集、显示和保存；

下位机读取配置文件相关信息，并通过控制功率负载模块实现对装星待测设备按照测试细则进行负载功率设置和负载功率模块的电压、电流、功率的采集、显示和保存；

下位机读取配置文件相关信息，通过控制多路复用开关矩阵单元实现对每对接点的接通采样控制，并通过阻抗测量模块依次测试每对接点的阻抗，并与配置文件中阈值相比较，给出阻抗判断结果，实现阻抗信息的采集、显示和保存；

下位机读取配置文件相关信息，通过控制多路复用开关矩阵单元实现对每对接点的接通采样控制，并通过数据采集模块依次测试每对接点的电压、极性，并与配置文件中阈值相比较，给出电压、极性判断结果，实现装星待测设备的电压、极性等信息的采集、显示和保存；

下位机控制功率负载模块实现负载功率设置，通过控制多路复用开关矩阵单元实现对母线接点的接通采样控制，通过数据采集模块测试母线纹波、母线动态特性，并显示、记录和保存纹波和动态特性数据和曲线；

下位机采集的开路电压数据按照时间/内容/电压/阈值/结果/极性/阈值/结果，采集的母线纹波按照时间/内容/纹波，采集的母线动态特性按照时间/内容/△V/△T，采集的阻抗按照时间/内容/阻抗/阈值/结果等格式以Excel形式保存数据，采集的曲线按照时间/内容的格式以图片形式保存数据；

下位机采集数据可以数字化显示，显示内容(接点)、电压、极性、阈值、结果、阻抗、负载电压、负载电流、负载功率、纹波、动态特性的△V/△T特性，可以图形化显示稳态母线、动态母线、纹波特性；

用于卫星供配电系统装星测试的检测系统通过通用转接测试电缆可以实现当前卫星所有电缆或单机阻抗信息、一次电源、二次电源、蓄电池组电源等功率电源的连接和测试；

用于卫星供配电系统装星测试的检测系统的数据采集模块、阻抗测量模块的采集通道为15个；可以满足当前卫星信息采集的需求，数据采集模块与卫星隔离，隔离电阻大于100MΩ，可以满足地面电源与卫星的隔离要求；数据采集模块采集电压范围为-150V～+150V，采集精度0.005V，可以满足当前卫星装星测试的信号采集需求；阻抗测量模块采集电阻范围为0Ω～500MΩ，最高采集精度0.001Ω，可以满足当前卫星装星测试的阻抗需求；功率负载模块电压范围为0V～+500V，功率范围为0W～56KW，同时具有过流、过压、过功率、过温、电压反相等保护功能；可以满足当前卫星装星测试的功率设置和保护需求。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

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 (10)

1.一种用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，包括：装星待测设备、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元、数据采集模块、功率负载模块和电源模块；

所述装星待测设备通过通用转接测试电缆连接多路复用开关矩阵单元和功率负载模块；

所述阻抗测量模块与所述多路复用开关矩阵单元连接；所述多路复用开关矩阵单元与所述数据采集模块连接；

所述功率负载模块、数据采集模块、多路复用开关矩阵单元和阻抗测量模块均与所述下位机连接，并通过下位机进行控制；

所述电源模块为功率负载模块、数据采集模块、阻抗测量模块、多路复用开关矩阵单元以及下位机供电。

2.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述数据采集模块和阻抗测量模块通过多路复用开关矩阵单元实现装星待测设备的包括电压、极性、母线特性以及阻抗采集。

3.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述功率负载模块为装星待测设备进行负载功率设置。

4.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述通用转接测试电缆包括多路电缆，一端与装星待测设备连接，另一端与多路复用开关矩阵单元连接；与多路复用开关矩阵单元连接端采用J14A-104ZJ接插件，与装星待测设备连接端接插件包括J14A、J36A、J30J、J599、Y2、Y27A或Y4等卫星接插件。

5.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述数据采集模块与卫星隔离，隔离电阻大于预设值。

6.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述数据采集模块和阻抗测量模块的采集通道为预设值。

7.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述阻抗测量模块采集电阻范围为0Ω～500MΩ，最高采集精度0.001Ω。

8.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述数据采集模块采集电压范围为-150V～+150V，采集精度0.005V。

9.根据权利要求1所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统，其特征在于，所述功率负载模块电压范围为0V～+500V，功率范围为0W～56KW，具有过流、过压、过功率、过温、电压反相等保护功能。

10.一种用于卫星供配电系统装星测试的检测方法，其特征在于，运用权利要求1至9任一权利要求所述的用于卫星供配电系统装星测试的检测系统执行如下步骤：

步骤M1：根据整星测试要求在配置文件中设置需测试开路电压、极性、阻抗的接点信息和阈值信息；

步骤M2：通过控制功率负载模块对装星待测设备进行负载功率设置；

步骤M2：下位机读取配置文件相关信息，控制多路复用开关矩阵单元实现对每对节点的接通采样控制；

步骤M3：通过阻抗测量模块依次测试每对接点的阻抗，并与配置文件中的阈值相比较，并给出阻抗判断结果；

步骤M4：通过数据采集模块依次测试每对接点的电压和极性，并与配置文件中阈值相比较，给出电压和极性的判断结果；

步骤M5：通过数据采集模块测试母线纹波、母线动态特性，并显示、记录和保存纹波和动态特性曲线。

Images