CN217984648U - 一种电流汇流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电流汇流装置，至少包括第一供电单元和若干第二供电单元，第一供电单元包括至少两个第一子单元、第一母线和蓄电控制单元，并联的至少两个第一子单元通过第一母线与蓄电控制单元连接，蓄电控制单元通过第一母线与平台单机连接；第二供电单元包括至少两个第二子单元、第二母线和超级电容控制单元，并联的至少两个第二子单元通过第二母线与超级电容控制单元连接，超级电容控制单元通过第二母线与SAR天线连接；第一母线和第二母线之间通过至少一个第一汇流控制器连接。本实用新型采用多条母线的供电拓扑，正常情况下各条母线独立，任一母线出现异常，该母线负载采用其他母线进行供电，保证整个卫星的供电可靠性。

Description

一种电流汇流装置

技术领域

本实用新型涉及卫星电容技术领域，尤其涉及一种电流汇流装置。

背景技术

SAR卫星载荷一般具有大功率、脉冲供电特点，其功率需求可以高达５～１0kW，远高于光学遥感卫星3kW的功率需求。大功率、脉冲特性严重影响了卫星母线电压的稳定度和系统的可靠性，给电源系统的设计带来了很大的挑战。因此，如何提高SAR卫星供电系统的可靠性和电磁兼容性，既满足平台负载的高稳定供电需求，又满足SAR载荷大功率脉冲供电需要，成为了此类卫星电源系统设计的关键。

目前SAR卫星大都采用锂离子电池作为SAR载荷的储能系统，由于单组锂电池的最大放电电流有限，为满足SAR载荷峰值功率大的特点，需要多组锂电池组进行并联，造成电源系统质量、尺寸严重超出范围。

此外，SAR卫星一般采用单母线供电系统，实现平台和载荷的供电，由于SAR载荷处于大功率脉冲供电状态，母线上噪声干扰严重，电压波动较大，给SAR载荷供电前端电源滤波器设计带来很大的挑战，同时其中一个SAR载荷天线出现异常，就会影响整个母线的安全，危害卫星安全。

例如，现有技术中如公开号为CN111525641A的专利文献所提出的一种基于数字控制的微纳卫星脉冲功率电源系统。所述系统包括能量输入单元、主控单元、超级电容模组、功率输出单元，其中能量输入单元包括锂聚合物电池、输入调节模块，主控单元包括模拟量采集模块、控制模块，功率输出单元包括输入选择模块、配电模块、脉冲输出模块和恒功率输出模块；所述主控单元和输入调节模块监测超级电容模组的母线电压，主控单元实现对超级电容模组恒压恒流充电控制，当电压小于设定值时为恒流充电模式，当电压大于设定值时切换为恒压涓流充电模式。该发明电源系统以超级电容作为向负载输出能量的主要储能装置，锂聚合物电池作为电源系统的第二储能装置，可提高电源系统的功率密度，延长微纳卫星的在轨寿命。但是该发明采用单母线供电系统，实现平台和载荷的供电，由于SAR载荷处于大功率脉冲供电状态，母线上噪声干扰严重，电压波动较大，给SAR载荷供电前端电源滤波器设计带来很大的挑战，同时其中一个SAR载荷天线出现异常，就会影响整个母线的安全，危害卫星安全。

因此，本实用新型提供一种电流汇流装置，具有高倍率放电、寿命长等特点，单组即可满足SAR载荷供电的需求。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对现有技术所提出的单母线供电系统的供电缺陷，本申请提出了一种电流汇流装置，至少包括第一供电单元和若干第二供电单元，第一供电单元包括至少两个第一子单元、第一母线和蓄电控制单元，并联的至少两个第一子单元通过第一母线与蓄电控制单元连接，所述蓄电控制单元通过第一母线与平台单机连接；第二供电单元包括至少两个第二子单元、第二母线和超级电容控制单元，并联的至少两个第二子单元通过第二母线与所述超级电容控制单元连接，所述超级电容控制单元通过第二母线与SAR天线连接；其中，所述第一母线和所述第二母线之间通过至少一个第一汇流控制器连接。

优选地，所述蓄电控制单元至少包括第一充电控制器、第一均衡控制器、第一发电控制器和至少一个蓄电池，所述第一充电控制器、所述第一均衡控制器和所述第一发电控制器以并联的方式与第一母线连接，所述第一充电控制器、所述第一均衡控制器和所述第一发电控制器以并联的方式分别与所述蓄电池连接。

优选地，所述超级电容控制单元至少包括第二充电控制器、第二均衡控制器、第二发电控制器和至少一个超级电容，所述第二充电控制器、所述第二均衡控制器和所述第二发电控制器以并联的方式与第二母线连接，所述第二充电控制器、所述第二均衡控制器和所述第二发电控制器以并联的方式分别与所述超级电容连接。

优选地，所述第一子单元包括由至少两个第一太阳能电池阵并联形成的第一太阳能电池阵组、第一二极管组和第一升/降压充电调节器，所述第一太阳能电池阵组通过所述第一二极管组与所述第一升/降压充电调节器连接，所述第一升/降压充电调节器与所述第一母线连接。

优选地，所述第二子单元包括由至少两个第二太阳能电池阵并联形成的第二太阳能电池阵组、第二二极管组和第二升/降压充电调节器，所述第二太阳能电池阵组通过所述第二二极管组与所述第二升/降压充电调节器连接，所述第二升/降压充电调节器与所述第二母线连接。

优选地，若干所述第二供电单元并联设置，并且若干第二母线彼此之间通过至少一个第二汇流控制器连接。

优选地，所述第一二极管组包括并联的至少两个第一二极管；所述第二二极管组包括并联的至少两个第二二极管。

优选地，所述第一子单元还包括第三二极管，所述第一升/降压充电调节器通过至少一个第三二极管接入第一母线。

优选地，所述第二子单元还包括第四二极管，所述第二升/降压充电调节器通过至少一个第四二极管接入第二母线。

优选地，所述第一母线为不调节母线，所述第二母线为不调节母线。

附图说明

图1是本实用新型的电流汇流装置的简化整体结构示意图。

附图标记列表

101：第一太阳能电池阵；102：第二太阳能电池阵；201：第一二极管；202：第二二极管；203：第三二极管；204：第四二极管；301：第一升/降压充电调节器；302：第二升/降压充电调节器；5：蓄电控制单元；6：平台单机；7：第一母线；8：第二母线；9：SAR天线；10：第一汇流控制器；11：第二汇流控制器；51：第一充电控制器；52：第一均衡控制器；53：第一发电控制器；54：第二充电控制器；55：第二均衡控制器；56：第二发电控制器；12：蓄电池；13：超级电容；14：超级电容控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种电流汇流装置，如图1所示。

一种电流汇流装置，如图1所示，至少包括第一供电单元和若干第二供电单元。第一供电单元包括至少两个第一子单元、第一母线7和蓄电控制单元5。至少两个第一子单元以并联的方式与第一母线7连接，从而使得每个第一子单元通过第一母线7与蓄电控制单元5连接。蓄电控制单元5通过第一母线7与平台单机6连接。

第二供电单元包括至少两个第二子单元、第二母线8和超级电容控制单元14。至少两个第二子单元以并联的方式与第二母线8连接，从而使得每个第二子单元通过第二母线8与超级电容控制单元14连接。超级电容控制单元14通过第二母线8与SAR天线9连接。其中，第一母线7和第二母线8之间通过至少一个第一汇流控制器10连接。

本实用新型采用一种超级电容作为SAR载荷的蓄电池组，满足SAR载荷峰值功率大、脉冲放电的需求。同时该电流汇流装置采用多母线供电拓扑结构，其中卫星平台单机采用一条独立的母线进行供电，每个载荷天线单独采用一条母线进行供电，保证平台和各个载荷天线独立供电，互不干扰。本实用新型还设置多个第一汇流控制器，可以实现第二母线给第一母线供电，同时各个第二母线相互备份，提高卫星供电的可靠性和安全性。

优选地，蓄电控制单元5至少包括第一充电控制器51、第一均衡控制器52、第一发电控制器53和至少一个蓄电池12。第一充电控制器51、第一均衡控制器52和第一发电控制器53以并联的方式与第一母线7连接。第一充电控制器51、第一均衡控制器52和第一发电控制器53以并联的方式分别与蓄电池12连接。

优选地，超级电容控制单元14至少包括第二充电控制器54、第二均衡控制器55、第二发电控制器56和至少一个超级电容13，第二充电控制器54、第二均衡控制器55和第二发电控制器56以并联的方式与第二母线8连接，第二充电控制器54、第二均衡控制器55和第二发电控制器56以并联的方式分别与超级电容13连接。

正常工作状态下，第一汇流控制器10和第二汇流控制器11处于关闭状态。当第一母线7或第二母线8出现异常导致输出功率下降、任一母线电压降低时，根据策略作为相应的并网控制器，以满足卫星平台和载荷的供电需求。

优选地，第一子单元包括由至少两个第一太阳能电池阵101并联形成的第一太阳能电池阵组、第一二极管组和第一升/降压充电调节器301。第一太阳能电池阵组通过第一二极管组与第一升/降压充电调节器301连接。第一升/降压充电调节器301与第一母线7连接。

优选地，第二子单元包括由至少两个第二太阳能电池阵102并联形成的第二太阳能电池阵组、第二二极管组和第二升/降压充电调节器302。第二太阳能电池阵组通过第二二极管组与第二升/降压充电调节器302连接。第二升/降压充电调节器302与第二母线8连接。

优选地，若干第二供电单元并联设置，并且若干第二母线8彼此之间通过至少一个第二汇流控制器11连接。本实用新型采用多条第二母线的供电拓扑，使得平台单机和多个SAR载荷天线各自使用一条母线，正常情况下各条母线独立，同时设计多个汇流控制器，任一母线出现异常，该母线负载可以采用其他母线进行供电，保证整个卫星的供电可靠性。

优选地，第一二极管组包括并联设置的至少两个第一二极管201。第二二极管组包括并联设置的至少两个第二二极管202。

优选地，第一子单元还包括第三二极管203。第一升/降压充电调节器301通过至少一个第三二极管203接入第一母线7。

优选地，第二子单元还包括第四二极管204。第二升/降压充电调节器302通过至少一个第四二极管204接入第二母线8。

优选地，第一母线7为不调节母线，第二母线8为不调节母线。各条母线均采用不调节母线，第二母线的载荷采用超级电容进行储能及供电，最大限度满足SAR载荷负载大功率、脉冲用电及响应速度快的特点。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电流汇流装置，其特征在于，至少包括第一供电单元和若干第二供电单元，

所述第一供电单元包括至少两个第一子单元、第一母线（7）和蓄电控制单元（5），并联的至少两个所述第一子单元通过所述第一母线（7）与所述蓄电控制单元（5）连接，所述蓄电控制单元（5）通过所述第一母线（7）与平台单机（6）连接；

所述第二供电单元包括至少两个第二子单元、第二母线（8）和超级电容控制单元（14），并联的至少两个所述第二子单元通过所述第二母线（8）与所述超级电容控制单元（14）连接，所述超级电容控制单元（14）通过所述第二母线（8）与SAR天线（9）连接；

其中，所述第一母线（7）和所述第二母线（8）之间通过至少一个第一汇流控制器（10）连接。

2.根据权利要求1所述的电流汇流装置，其特征在于，所述蓄电控制单元（5）至少包括第一充电控制器（51）、第一均衡控制器（52）、第一发电控制器（53）和至少一个蓄电池（12），

所述第一充电控制器（51）、所述第一均衡控制器（52）和所述第一发电控制器（53）以并联的方式与第一母线（7）连接，

所述第一充电控制器（51）、所述第一均衡控制器（52）和所述第一发电控制器（53）以并联的方式分别与所述蓄电池（12）连接。

3.根据权利要求1所述的电流汇流装置，其特征在于，所述超级电容控制单元（14）至少包括第二充电控制器（54）、第二均衡控制器（55）、第二发电控制器（56）和至少一个超级电容（13），所述第二充电控制器（54）、所述第二均衡控制器（55）和所述第二发电控制器（56）以并联的方式与第二母线（8）连接，

所述第二充电控制器（54）、所述第二均衡控制器（55）和所述第二发电控制器（56）以并联的方式分别与所述超级电容（13）连接。

4.根据权利要求2或3所述的电流汇流装置，其特征在于，所述第一子单元包括由至少两个第一太阳能电池阵（101）并联形成的第一太阳能电池阵组、第一二极管组和第一升/降压充电调节器（301），

所述第一太阳能电池阵组通过所述第一二极管组与所述第一升/降压充电调节器（301）连接，所述第一升/降压充电调节器（301）与所述第一母线（7）连接。

5.根据权利要求4所述的电流汇流装置，其特征在于，所述第二子单元包括由至少两个第二太阳能电池阵（102）并联形成的第二太阳能电池阵组、第二二极管组和第二升/降压充电调节器（302），

所述第二太阳能电池阵组通过所述第二二极管组与所述第二升/降压充电调节器（302）连接，所述第二升/降压充电调节器（302）与所述第二母线（8）连接。

6.根据权利要求5所述的电流汇流装置，其特征在于，若干所述第二供电单元并联设置，

并且若干第二母线（8）彼此之间通过至少一个第二汇流控制器（11）连接。

7.根据权利要求6所述的电流汇流装置，其特征在于，所述第一二极管组包括并联的至少两个第一二极管（201）；

所述第二二极管组包括并联的至少两个第二二极管（202）。

8.根据权利要求7所述的电流汇流装置，其特征在于，所述第一子单元还包括第三二极管（203），

所述第一升/降压充电调节器（301）通过至少一个第三二极管（203）接入第一母线（7）。

9.根据权利要求8所述的电流汇流装置，其特征在于，所述第二子单元还包括第四二极管（204），所述第二升/降压充电调节器（302）通过至少一个第四二极管（204）接入第二母线（8）。

10.根据权利要求9所述的电流汇流装置，其特征在于，

所述第一母线（7）为不调节母线，

所述第二母线（8）为不调节母线。

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