CN112953386B - 一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航空航天技术领域，提出了一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，包括将卫星电源系统被配置为不调节母线结构；由卫星电源系统输出遥测数据；由综合电子单机采集遥测数据，并且将遥测数据存储在存储终端中；由存储终端通过对地下行将遥测数据传输至地面系统；以及由地面系统根据遥测数据进行解析计算，以获取太阳电池阵的伏安特性。本发明方法不需要单独设计测量系统，降低了卫星的重量和控制复杂度；可以同步测量各太阳阵的伏安特性；测量过程中不影响太阳电池阵的输出功率；以及不需要频繁操作测量系统，极大降低了卫星运控管理工作量。

Description

一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测量方法
技术领域
本发明总的来说涉及航空航天技术领域，具体而言涉及一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法。
背景技术
卫星在轨运行过程中需要对卫星的太阳电池阵的伏安特性进行测量，现有技术中卫星对太阳电池阵的伏安特性的测量方法包括旁路测量方法和等效测量方法。
在旁路测量方法中，太阳电池阵提供的卫星母线供电通路和伏安特性测量通路相互独立，通过开关进行供电和伏安特性测量通路的切换，在伏安特性测量通路上进行测量。
在等效测量方法中，卫星的太阳电池阵上独立分出一部分电路用于伏安特性的测量，所述用于伏安特性的测量的电路不为卫星母线提供负载功率，其测量结果用于等效其它部分的太阳电池阵的伏安特性。
现有的测量太阳电池阵的伏安特性的方法，存在控制复杂、重量大、代价高的问题。
旁路测量方法可以较好地获取太阳电池阵的伏安特性，但是其在测量时必须将被测太阳电池阵的输出功率旁路至测量系统中，导致太阳电池阵的此路不能为卫星负载供电，存在整体功率损失的问题，并且测量系统也不能同时测量所有太阳电池阵的伏安特性。
等效测量方法会降低太阳电池阵的布片率，另外其等效性严重依赖太阳电池阵的加工一致性，所以对其他太阳电池阵的伏安特性仅能进行有误差的定量测量，且此误差无法标定消除。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提出一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，基于不调节母线的太阳电池阵的输出电压与蓄电池组电压保持一致的特性，通过综合电子单机采集蓄电池组电压和太阳电池阵输出电流以获取太阳电池阵的伏安特性。
具体而言，本发明提出一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，所述卫星包括卫星电源系统、综合电子单机和存储终端，该方法包括下列步骤：
将卫星电源系统配置为不调节母线结构；
由卫星电源系统输出遥测数据；
由综合电子单机采集遥测数据，并且将遥测数据存储在存储终端中；
由存储终端通过对地下行将遥测数据传输至地面系统；以及
由地面系统根据遥测数据进行解析计算，以获取太阳电池阵的伏安特性。
在本发明一个实施例中，卫星电源系统包括：太阳电池阵、电源控制器和蓄电池组。
在本发明一个实施例中，由卫星电源系统输出遥测数据包括：
由太阳电池阵输出太阳电池阵的电流I；和
由电源控制器输出蓄电池组的电压V。
在本发明一个实施例中，由综合电子单机采集遥测数据包括：采集遥测数据的频率不小于1Hz。
在本发明一个实施例中，由卫星电源系统输出遥测数据还包括：
由卫星电源系统在卫星进入光照区时输出遥测数据。
在本发明一个实施例中，由地面系统根据遥测数据进行解析计算，以获取太阳电池阵的伏安特性包括下列步骤：
根据所述卫星电源系统在卫星进入光照区时输出的遥测数据，采集5个时间点的蓄电池组的电压V和太阳电池阵的电流I，以选取5个采集点；
将所述5个采集点输入太阳电池阵等效方程中进行解析计算，以得到所述方程中5个参数的数值，其中所述太阳电池阵等效方程表示为下式：
其中所述5个参数包括：Iph表示太阳电池阵的光生电流，I0表示二极管饱和电流，Rs表示太阳电池阵的串联电阻，Rsh表示太阳电池阵的并联电阻，并且n表示二极管理想因子；以及
将所述5个参数代入所述方程中，以获得卫星的太阳电池阵的伏安特性。
本发明方法至少具有如下有益效果：不需要单独设计测量系统，降低了卫星的重量和控制复杂度；可以同步测量各太阳阵的伏安特性；测量过程中不影响太阳电池阵的输出功率；以及不需要频繁操作测量系统，极大降低了卫星运控管理工作量。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出了本发明一个实施例中卫星电源系统的结构。
图2示出了本发明一个实施例中遥测数据的流向框图。
图3示出了本发明一个实施例中卫星运行过程中的测量情况。
图4示出了本发明一个实施例中的伏安特性曲线及采集点分布。
具体实施方式
应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。
在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。
在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。
本实施例提供一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法。
如图1所示，确定卫星电源系统拓扑为直接能量传递不调节母线架构，根据卫星的轨道和负载条件设计详细指标，包括：电源系统的太阳电池阵分级数、蓄电池组电压变化范围。
如图2所示，利用综合电子单机对每一级的太阳电池阵输出电流和温度、蓄电池组电压遥测进行采集，采集频率不小于1Hz，采集数据无损存储在存储终端中并通过对地下行传输至地面系统。所述太阳电池阵输出电流和蓄电池组电压用以解析计算太阳电池阵伏安特性，太阳电池阵温度用以验证太阳电池阵输出电流。
在卫星运行期间，卫星进入阴影区后蓄电池组放电并伴随着母线电压下降，进入光照区后随着太阳电池阵为负载供电和蓄电池组充电，母线电压缓慢提升。在卫星进入光照区时实时获取遥测数据并通过对地测控或对地数传传送给地面。获取遥测数据的时间段如图3所示。
利用下传的遥测数据和太阳电池阵等效方程进行解析计算，最终获取完整的伏安特性。如图4所示获取伏安特性上的多个采集点，选取其中5个点作为输入所述方程以解算参数获取完整的伏安特性，所述方程表示为下式：
其中，Iph表示太阳电池阵的光生电流，I0表示二极管饱和电流，Rs表示太阳电池阵的串联电阻，Rsh表示太阳电池阵的并联电阻，并且n表示二极管理想因子。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (4)

1.一种卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，所述卫星包括卫星电源系统、综合电子单机和存储终端，其特征在于该方法包括下列步骤：
将卫星电源系统配置为不调节母线结构，其中卫星电源系统包括太阳电池阵、电源控制器和蓄电池组；
由卫星电源系统输出遥测数据，其中包括由太阳电池阵输出太阳电池阵的电流I以及由电源控制器输出蓄电池组的电压V；
由综合电子单机采集遥测数据，并且将遥测数据存储在存储终端中；
由存储终端通过对地下行将遥测数据传输至地面系统；以及
由地面系统根据遥测数据进行解析计算，以获取太阳电池阵的伏安特性。
2.根据权利要求1所述的卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，其中由综合电子单机采集遥测数据包括：采集遥测数据的频率不小于1Hz。
3.根据权利要求1所述的卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，其中由卫星电源系统输出遥测数据还包括：
由卫星电源系统在卫星进入光照区时输出遥测数据。
4.根据权利要求3所述的卫星的太阳电池阵的伏安特性的测试方法，其中由地面系统根据遥测数据进行解析计算，以获取太阳电池阵的伏安特性包括下列步骤：
根据所述卫星电源系统在卫星进入光照区时输出的遥测数据，采集5个时间点的蓄电池组的电压V和太阳电池阵的电流I，以选取5个采集点；
将所述5个采集点输入太阳电池阵等效方程中进行解析计算，以得到所述方程中5个参数的数值，其中所述太阳电池阵等效方程表示为下式：
其中所述5个参数包括：Iph表示太阳电池阵的光生电流，I0表示二极管饱和电流，Rs表示太阳电池阵的串联电阻，Rsh表示太阳电池阵的并联电阻，并且n表示二极管理想因子；以及
将所述5个参数代入所述方程中，以获得卫星的太阳电池阵的伏安特性。
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