[发明专利]一种S4R串联型顺序开关分流调节器的故障诊断方法

说明书

本发明提供了一种S4R串联型顺序开关分流调节器的故障诊断方法，其包括以下步骤：对S4R串联型顺序开关分流调节器无故障情况下的工作状态进行分析；分析得出单级分流调节电路一个或多个开关故障情况下的故障模式；选取检测点为每一路分流调节电路对应的太阳电池子阵电压，并选取采样频率；选取采样数据时间长度，以覆盖太阳电池子阵电压完整切换周期；对每一级分流调节电路对应的太阳电池子阵电压进行采样，并对蓄电池组电压V_bat进行采样；寻找调整级；根据找到的调整级，进行故障诊断；继续下一轮采样和诊断。采用本发明的技术方案，不影响分流调节器正常工作，故障漏检率低，故障检测率高，实现了故障准确定位，诊断速度快。

技术领域

本发明涉及航天器电源控制器(PCU)故障诊断领域，尤其涉及一种S4R串联型顺序开关分流调节器的故障诊断方法。

背景技术

航天器电源控制器中广泛采用分流调节器来对太阳电池阵输出功率和母线电压进行调节。从能量传输的角度，航天器电源系统的拓扑结构可分为直接能量传递方式(DET)和峰值功率跟踪方式。分流调节器通常应用于图1所示的DET拓扑。

串联型顺序开关分流调节原理框图如图2所示。分流调节器把太阳阵分成n个相同的子阵，每个子阵的正端通过开关管K1接地，通过二级管D1连接到母线V_bus，通过二级管D2及开关管K2连接到蓄电池组V_bat。太阳电池子阵产生的电流有三个通路：第一，通过二级管D1向母线供电；第二，通过开关管K1对地分流；第三，通过二级管D2和开关管K2向蓄电池组充电。由于三条通路对应的电位不同，太阳电池阵所产生的电流在任一时刻只能流向三个通路中的一个通路，而流向哪一个通路由主误差放大器(MEA)和电池误差放大器(BEA)决定，控制逻辑为母线供电通路优先，其次是向蓄电池组供电通路，再次是对地分流通路。控制逻辑状态表如表1所示。

表1控制逻辑状态表

若忽略状态转换过程，任一时刻该分流调节电路的逻辑状态只能是表1中A、B、C状态中的一种，但在某一时间段内可能出现A与C交替出现，或B与C交替出现，或A与B交替出现，或A、B、C随机出现。

航天器电源控制器设计时通常不考虑分流调节器的故障诊断，目前是通过MEA电压来对分流调节电路的故障进行故障诊断，但是这种方法无法对故障进行准确的检测和定位。这是由于分流调节电路有多路，在一定程度上形成了相互冗余备份。当其中一路分流调节电路发生故障后，若条件允许，相邻的分流调节电路会代替故障电路进行工作，导致通过MEA电压不能对发生故障的分流调节电路进行准确定位。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种S4R串联型顺序开关分流调节器的故障诊断方法，解决目前故障诊断方法无法对分流调节器故障进行准确检测和定位的问题，缩短故障检测和定位时间，提高故障检测和定位准确性。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种S4R串联型顺序开关分流调节器的故障诊断方法，其包括以下步骤：

步骤S1，对S4R串联型顺序开关分流调节器无故障情况下的工作状态进行分析；

串联型顺序开关分流调节器(S4R)正常工作时，通常只有一级或者两级分流电路处于开关调节状态，其它级数分流调节电路或者处于分流状态，或者处于供电状态，或者处于充电状态。但发生双段效应时，包括供电分流调整级双段效应、充电分流调整级双段效应、供电充电调整级双段效应和供电充电分流调整级的双段效应，会有多级分流调节电路处于开关调节状态，其它级数分流调节电路则或者处于分流状态，或者处于供电状态，或者处于充电状态。

步骤S2，根据步骤S1的内容，分析得出单级分流调节电路一个或多个开关故障情况下S4R串联型顺序开关分流调节器的故障模式；