[发明专利]一种基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统

说明书

本发明涉及一种基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统，包括控制组件、蓄电组件、开关组件和发电组件；每两个发电组件串联形成发电组件组，发电组件组的正极端与一个开关组件相连接，发电组件组的负极端与蓄电组件的负极端相连接，每个开关组件的控制端分别与控制组件相连接；开关组件的两端还分别与蓄电组件和/或其余开关组件的两端相连接；发电组件组的正极端还与控制组件的第一电压输入端相连接，蓄电组件的输出端与控制组件的第二电压输入端相连接；控制组件用于控制开关组件的断开或闭合。本系统通过MPPT功能，使用简单的逻辑算法实现PMOS管和NMOS管的导通和断开，使本系统运行简单可靠。

技术领域

本发明涉及航天器电气系统总体领域，特别涉及一种基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统。

背景技术

微纳卫星一般指质量为1Kg～10Kg的卫星，其供电部分一般由太阳电池和蓄电池构成。一方面，微纳卫星的外形尺寸极小，能够用于布局太阳电池的面积也就极为有限；另一方面，太阳能电池的负载输出曲线与外界条件(光照、温度，以及负载电阻等)有关。为了使微纳卫星负载从有限的太阳电池面积获得更多的能源，要求太阳能电池工作在最大功率点，同时还要求电源系统具备较高的效率。另外，微纳卫星由于受体积、重量、功耗等因素限制，其电源系统不能完全继承大型卫星冗余设计思路，需要需权衡考虑可靠性和有限冗余设计。

由于MPPT技术发展较晚，现有的微纳卫星电源系统一般不具备MPPT功能，极少部分小卫星虽具备MPPT功能，但均通过MCU和复杂的算法来实现，系统复杂，空间环境适应能力较低。并且，仅能获取多个太阳电池串联后的最大功率，一旦其中某一片单体衰减较快，就不能有效获取整串太阳电池的最大功率，另外，目前微纳卫星电源系统的输入/输出隔离多采用肖特基二极管实现功率隔离和合并，线路压降大，系统效率较低。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统，具有可靠性高、能量转换效率高、体积小、结构简单、成本低等优点。

本发明的目的在于提供一种基于冗余MPPT电路结构的微纳卫星电源系统，包括控制组件、蓄电组件、m个开关组件、2n个发电组件；n为大于或等于1的自然数；m为大于或等于1的自然数；

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

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

控制组件用于控制开关组件的断开或闭合。

作为优选的，还包括n个隔离二极管；

每一组发电组件组的正极端与一个隔离二极管的阳极相连接；隔离二极管的阴极与其中一个开关组件相连接。

作为优选的，发电组件包括太阳能发电部件和带有MPPT功能的DC/DC电路；

太阳能发电部件与DC/DC电路相并联。

进一步的，DC/DC电路包括升压变换器。

进一步的，太阳能发电部件包括太阳能电池。

作为优选的，开关组件包括NMOS管或PMOS管。

作为优选的，还包括第一分压电阻组与第二分压电阻组，第一分压电阻组用于发电组件的正极端汇流后的分压，第二分压电阻组用于蓄电组件的正极端的分压。

进一步的，还包括BUCK电路，BUCK电路用于给蓄电组件充电。

进一步的，BUCK电路包括电感、PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管和肖特基二极管；