[发明专利]一种提升飞行器长线供电动态响应性能的方法

说明书

本发明涉及一种提升飞行器长线供电动态响应性能的方法，通过阻值、重量和电容参数的方面精细设计长线电缆，选用不同等级导线减小分布电容电感，减小长线对母线特性的影响。还对升压控制器的输出滤波网络和升压电路设计方面进行整合优化，进一步稳定了升压控制器输出端的母线特性，从源头减小纹波和负载动态变化对母线调节的影响。改进后的卫星供电控制器能够为载荷卫星负载直接供电，减少电源突变或引入干扰对载荷卫星负载二次电源模块的冲击，进一步保证为载荷卫星工作的寿命和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种提升飞行器长线供电动态响应性能的方法，属于飞行器电气系统设计领域。

背景技术

电气供电系统是系统所有用电设备的基础，也是运载火箭和载荷卫星整体质量可靠的关键所在。随着电气系统设计的不断发展和进步，电路也越来越复杂化，对电源的功率输出和母线特性要求越来越高，尤其载荷卫星星上设备对电源母线特性要求更是严格。为了满足载荷卫星高电压母线的供电方式，飞行器卫星供电系统采用了电池和升压控制器结合的方案，提升电池电压，满足载荷卫星要求。在正常工作期间，电池组通过供电控制器调节母线，可以将母线稳定在要求的电压值上，供电母线的品质高，对负载的兼容性通用性强，其性能指标优越，接口简单清晰，可靠性高，并且在国内外有载荷卫星成功在轨飞行的经验。

升压控制器采用Weinberg变换器方式，其主要优点：1)脉宽调制(PWM)推挽开关损耗小，效率高；2)变压器自感减缓了开关开通过程中的电流变化率；3)等效PWM频率是实际频率的两倍，可以获得更宽带宽，采用更小的电感和电容；4)输出电流连续，纹波小。Weinberg变换器的效率能够达到96％以上，单个变换器适合输出1kW至2kW功率。由于具有很高的带宽，当负载在100％到0之间变化时，输出电压波动能够控制在2％之内，采用此方式的升压器母线特性在其输出端口很好。为了保证可靠性要求，通常采用多个变换器并联输出供电的方式，既增加供电功率又可以提高控制器的可靠性。

由于飞行器升压控制器与飞行器载荷卫星用电设备距离较远，一般要经过10m左右长电缆传输。升压控制器的输出母线受到长电缆分布电容和电感的影响，输出母线特性及母线动态响应都会随之变化，母线纹波增加，动态特性调节幅度变大，时间变长。

如何同时减小母线纹波和传输影响是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对Weinberg变换器的升压供电电路和三个升压变化器并联同时输出的冗余工作方式，经过长线传输后，纹波增大和动态响应变缓的现象，提供一种提升飞行器长线供电动态响应性能的方法，从纹波等特性的产生源头和长线电缆传输路径两方面入手，减小纹波的产生同时减小传输影响，稳定输出电压，达到载荷卫星负载的供电母线要求。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种提升飞行器长线供电动态响应性能的滤波网络设计方法，包括如下步骤：

(1)获取现有滤波网络总容值；

(2)升压模块的输出端冗余设置高频滤波器，在负载用电输入端冗余设置高频滤波器；在不改变滤波网络总容值的情况下，在汇总母线汇总处设置多个低频滤波器和多个高频滤波器；

(3)供电品质测试试验，采用实际线缆连接模拟负载；

(4)分别测试载荷卫星在低功率、平均功率和峰值功率情况下的母线纹波、尖峰干扰以及负载施加200W阶跃情况下母线动态响应调节情况，如果均满足设计要求则确定该滤波网络设计；否则调整滤波网络升压模块高频滤波器、负载用电输入端高频滤波器、汇总母线汇总处的低频滤波器和高频滤波器的数量，直至卫星在低功率、平均功率和峰值功率情况下的母线纹波、尖峰干扰以及负载施加200W阶跃情况下母线动态响应调节情况均满足设计要求。

优选的，步骤(4)中调整滤波网络升压模块高频滤波器、负载用电输入端高频滤波器、汇总母线汇总处的低频滤波器和高频滤波器的数量的方法为：