[发明专利]具备故障重构功能的卫星电源系统

说明书

本发明属于卫星电源技术领域，具体涉及了一种具备故障重构功能的卫星电源系统，旨在解决现有卫星电源系统结构复杂，故障后难以恢复的问题。本发明包括：N个太阳阵，将获取的光能转换为电能；与太阳阵一一对应的N个太阳能控制器，在不同光照情况下进行负载供电以及锂电池充电；与负载一一对应的M个功率模块，将母线电压转换为对应负载的额定供电电压；锂电池开关矩阵，通过锂电池进行电能存储以及为负载供电；开关组集合，通过控制各开关的通断实现电路的正常工作、重构和故障调整。本发明系统结构简单、易于控制，并为太阳能控制器、功率模块和锂电池模块设置了备用电路，故障时恢复效率高，系统稳态运行能力强、安全性和可靠性高。

技术领域

本发明属于卫星电源技术领域，具体涉及了一种具备故障重构功能的卫星电源系统。

背景技术

随着空间技术的发展和人类探索太空活动的日益频繁，空间中的卫星数量呈几何级数增长。目前小卫星发展迅速，其体积小、电子系统高度集成，特别是其电源系统所携带的电源更是如此。

现有的卫星电源系统主要采用MPPT能量传输方式，单一的不调节母线结构，锂电池通过继电器与母线相连。然而，该系统存在分流调节器、锂电池充放电电路等结构，系统较为复杂，体积较大。并且，系统结构的各个部分相互独立，在发生故障时，系统将无法工作。

总的来说，现有卫星电源系统较为复杂，体积较大，并且系统结构之间无法备用，因而系统出现故障时无法快速恢复正常。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有卫星电源系统结构复杂，故障后难以恢复的问题，本发明提供了一种具备故障重构功能的卫星电源系统，该系统包括以下模块：

N个太阳阵，用于将获取的光能转换为电能；

与所述N个太阳阵一一对应的N个太阳能控制器，当太阳阵输出功率大于设定阈值时，所述太阳能控制器工作在升压模式，为负载供电以及为锂电池开关矩阵中的锂电池充电，当太阳阵输出功率不大于设定阈值时，所述太阳能控制器工作在MPPT模式，并与锂电池开关矩阵中的锂电池一起为负载供电，当太阳阵输出功率为0时，所述太阳能控制器停止工作，由锂电池开关矩阵中的锂电池为负载供电；

与电源系统负载一一对应的M个功率模块，用于将母线电压转换为对应负载的额定供电电压；

锂电池开关矩阵，用于通过锂电池进行电能的存储以及为负载供电；

第一开关组和第二开关组，包括N个第一开关和N个第二开关，分别用于各太阳能控制器的输出正极与母线正极的连接以及各太阳能控制器的输出负极与母线负极的连接；

第三开关组，包括M个第三开关，用于各功率模块的输出正极与负载正极的连接。

在一些优选的实施例中，所述系统还包括：

第四开关组，包括N-1个第四开关，第n个第四开关用于第n个太阳能控制器的输出负极与第n+1个太阳能控制器的输出正极的连接；

其中，1≤n＜N-1。

在一些优选的实施例中，所述系统通过控制第一开关组、第二开关组和第四开关组中的开关的通断实现所述N个太阳能控制器的连接方式调整：

控制N个第一开关和N个第二开关均闭合，控制N-1个第四开关均断开，则所述N个太阳能控制器并联工作；

控制第n+1个第一开关和第n个第二开关断开，其余的第一开关和第二开关闭合，控制第n个第四开关闭合，其余的第四开关断开，则第n个太阳能控制器与第n+1个太阳能控制器串联后与其他的太阳能控制器并联工作。

在一些优选的实施例中，所述系统通过控制第一开关组、第二开关组和第四开关组中的开关的通断实现所述N个太阳能控制器的故障调整：