[发明专利]一种基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统

权利要求书

1.一种基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统，其特征在于，包括控制组件、蓄电组件、m个开关组件、2n个发电组件；所述n为大于或等于1的自然数；所述m为大于或等于1的自然数；

每两个所述发电组件串联形成发电组件组，所述发电组件组的正极端与其中一个所述开关组件相连接，所述发电组件组的负极端与所述蓄电组件的负极端相连接，所述开关组件的控制端分别与所述控制组件相连接；所述开关组件的两端还分别与所述蓄电组件和/或其余开关组件的两端相连接；

所述发电组件组的正极端还与所述控制组件的第一电压输入端相连接，所述蓄电组件的输出端与所述控制组件的第二电压输入端相连接；

所述控制组件用于控制所述开关组件的断开或闭合；

其中所述开关组件包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管，所述发电组件组的输入汇流后形成输入母线，所述第一PMOS管的漏极与所述输入母线连接，栅极与所述控制组件连接，源极与输出母线连接，通过所述输出母线向负载供电；所述第一NMOS管的栅极与所述控制组件连接，漏极与所述输出母线连接，源极分别与一电感和所述第二NMOS管的漏极连接，所述电感的另一端与所述蓄电组件的正极连接，所述第二NMOS管的栅极与所述控制组件连接，源极与所述蓄电组件的负极连接；一肖特基二极管与所述第二NMOS管并联以构成同步整流电路；所述第二PMOS管的栅极与所述控制组件连接，源极与所述输出母线连接，漏极与所述蓄电组件的正极连接；一第一分压电阻组用于检测输入母线电压并将检测结果反馈给所述控制组件；一第二分压电阻组用于检测电池组电压并将检测结果反馈给所述控制组件；所述控制组件用以实现对所述第一NMOS管的PWM控制、对所述第二NMOS管的同步整流控制以及对所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的通断控制；

每一组所述发电组件组的正极端与一个隔离二极管的阳极相连接；所述隔离二极管的阴极与所述输入母线相连接；

卫星处于光照区时，所述发电组件组产生功率：

当输入母线电压Vin＞Vbat+0.3V，所述控制组件控制所述第一PMOS管导通、第二PMOS管关断，负载主要由所述发电组件组供电；同时，所述控制组件控制所述第一NMOS管处于斩波工作模式，第二NMOS管处于同步整流工作模式，实现所述第一NMOS管、电感、第二NMOS管和所述肖特基二极管构成的BUCK电路给所述蓄电组件进行充电；该BUCK电路选用所述第一NMOS管作为高端斩波开关，以及所述第二NMOS管和所述肖特基二极管并联构成同步整流电路，所述控制组件控制所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的栅极互补频率工作，采用PWM恒定频率控制方式，PWM的占空比随着蓄电组件电压变化而变化，从而控制对所述蓄电组件进行恒流-恒压充电；

当负载功率需求较大，输入母线电压Vin＜Vbat+0.1V，所述控制组件控制所述第一PMOS管关断，同时控制所述第二PMOS管导通，负载主要由所述蓄电组件补充所需功率；同时，所述控制组件控制所述第一NMOS管和所述第二NMOS管处于关断状态，所述第一NMOS管、电感、第二NMOS管和所述肖特基二极管构成的BUCK降压变换电路停止给所述蓄电组件充电；

当蓄电组件电压Vbat＜2.5V，电源系统处于低电压锁定状态，所述BUCK降压变换电路仅保持128mA的充电电流，直到Vbat＞2.7V，电池充电电流以设定的电流幅值恒流充电；

卫星处于阴影区时，所述发电组件组不产生功率：

此时输入母线电压Vin＜Vbat+0.1V，所述控制组件控制所述第一PMOS管关断，同时控制所述第二PMOS管导通，全部由所述蓄电组件提供负载所需功率；同时，所述控制组件控制第一NMOS管和所述第二NMOS管处于关断状态，所述BUCK降压变换电路停止给所述蓄电组件充电；

所述控制组件通过判断输入母线电压和蓄电组件电压，以实现对第一PMOS管和所述第二PMOS管的通断控制，使所述输入母线与所述输出母线之间正向低压降导通和反向隔离，以及使所述蓄电组件与所述输出母线之间正向低压降导通和反向隔离。

2.根据权利要求1所述的基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统，其特征在于，所述发电组件包括太阳能发电部件和带有MPPT功能的DC/DC电路；

所述太阳能发电部件与所述DC/DC电路相并联。