[发明专利]一种卫星电源控制器

说明书

技术领域

本发明属于电源控制领域，尤其涉及一种卫星电源控制器。

背景技术

随着空间科学技术的发展，各种用途的航天器不断涌现，高功率、高可靠、轻量化成为当前航天器发展的主要方向。因此，提高卫星电源系统的功率密度和可靠性对于实现高功率、高可靠、轻量化的卫星平台具有重要意义。

提高太阳电池阵的最大输出功率有助于降低卫星整体重量从而实现提高卫星电源系统的功率密度，同时，采取高可靠的电源系统架构有助于提高卫星平台的可靠性。常规的卫星电源控制器通常采用顺序开关分流调节(S3R)或最大功率跟踪控制(MPPT)方式来实现太阳电池阵的峰值功率跟踪。然而，顺序开关分流调节(S3R)可靠性虽高，但是峰值功率跟踪效率较低；最大功率跟踪控制(MPPT)峰值功率跟踪效率虽高，但是可靠性较低，不能满足未来卫星平台高可靠、高功率密度的供电需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够兼顾S3R顺序开关分流调节和MPPT最大功率跟踪控制的电源控制器架构，具有峰值功率跟踪效率高和可靠性高的优点。

一种卫星电源控制器，用于跟踪相互并联的N个光伏电池阵的峰值功率，包括N个输出二极管、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第二二极管D2、第三二极管D3、输入电容C1、输出电容Co、电感L1、输入电压传感器、输入电流传感器、输出电压传感器以及控制单元；

所述输出二极管相互并联，且正极各连接一个光伏电池阵，负极并点连接到第二二极管D2的正极；

所述第二二极管D2的负极依次串接第二开关S2、电感L1以及第三二极管D3的正端后，通过第三二极管D3的负极连接到输出电容Co的正端和直流母线；

所述第三开关S3一端连接在第二开关S2和电感L1之间，另一端接地；

所述第一开关S1并联在第二二极管D2和第二开关S2组成的串联电路两端；

所述输入电容C1正端连接在第二二极管D2的负极和第二开关S2之间，同时负端接地；

所述输入电压传感器和输入电流传感器在输出二极管的负极并点端分别检测光伏电池阵的输入电压v₁和输入电流i₁；

所述输出电压传感器在第三二极管D3的负极检测光伏电池阵的输出电压v_O；

所述输出电容Co正端连接直流母线，负端接地，用于稳定输出电压v_O；

所述控制单元分别接收输入电压传感器、输入电流传感器以及输出电压传感器检测的输入电压v₁、输入电流i₁、输出电压v_O以及外部输入的控制指令MPPT_EN，从而控制卫星电源控制器的工作模式以及第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的通断，其中：

如果外部输入的控制指令MPPT_EN为高电平，则卫星电源控制器工作在MPPT控制模式，且第一开关S1关断和第三开关S3关断，第二开关S2的导通时间由输入电压v₁和输入电流i₁计算得到的输入功率决定，其中：如果输入功率之间的差值变大，则第二开关S2的导通时间变长；如果输入功率之间的差值变小，则第二开关S2的导通时间变短；如果输入功率保持不变，则第二开关S2的导通时间不变，且该功率为光伏电池阵的峰值功率；

如果外部输入的控制指令MPPT_EN为低电平，则卫星电源控制器工作在S3R控制模式，且第一开关S1导通，第二开关S2关断，第三开关S3的导通时间由输出电压v_O决定，其中：如果输出电压v_O变大，则第三开关S3的导通时间变长；如果输出电压v_O变小，则第三开关S3的导通时间变短；如果输出电压v_O保持不变，则第三开关S3的导通时间不变，且该输出电压v_O为光伏电池阵的最大输出电压，并对应光伏电池阵的峰值功率。

一种卫星电源控制器，所述控制单元包括MPPT控制单元、S3R控制单元、与门1、与门2、非门、S1驱动电路、S2驱动电路以及S3驱动电路；其中：