[发明专利]卫星电源系统多能源互联供电能量控制系统及方法

说明书

一种卫星电源系统多能源互联供电能量控制系统及方法，包括：用于母线供电多能源互联供电装置、用于一体化管理各供电装置子模块的功率分配与充/放电控制的多能源互联能量管理装置和用于对多能源互联供电装置子模块进行低温冷启动预热与高温散热控制的卫星电源热管理装置。本发明能够可有效提高卫星电源系统中各产能/储能供电子系统部件的运行寿命与安全性。

技术领域

本发明涉及的是一种卫星供电领域的技术，具体是一种卫星电源系统多能源互联供电能量控制系统及方法。

背景技术

卫星电源系统面临着极端温度、真空散热、强辐射等诸多极端环境挑战，并且在地影期仅能依靠蓄电池组与燃料电池组进行供电。因此，地球同步轨道卫星电源系统对供电系统的可靠性以及配电系统的高效性有着极高要求，以保障卫星长期在轨运行需求。然而，现有卫星电源系统中各子模块的管理与控制是独立进行，基于多能源互联供电的能量管理技术在卫星电源系统上的应用尚处于空白状态。

发明内容

本发明针对在轨卫星电源系统利用多能源供电的实际应用，提出一种卫星电源系统多能源互联供电能量控制系统及方法，能够可有效提高卫星电源系统中各产能/储能供电子系统部件的运行寿命与安全性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种卫星电源系统多能源互联供电能量控制系统，包括：用于母线供电多能源互联供电装置、用于一体化管理各供电装置子模块的功率分配与充/放电控制的多能源互联能量管理装置和用于对多能源互联供电装置子模块进行低温冷启动预热与高温散热控制的卫星电源热管理装置。

所述的多能源互联供电装置包括：分别与多能源互联能量管理装置相连以实现功率协同分配的太阳能光伏电池阵列、分流调节器、氢氧燃料电池堆与其放电调节器、镍钴锰酸锂能量型电池组、钛酸锂功率型电池组以及两个锂离子电池组对应的充/放电调节器和直流母线，其中：太阳能光伏电池阵列、镍钴锰酸锂能量型电池组、钛酸锂功率型电池组与氢氧燃料电池堆构成的多能源互联供电装置的产能/储能子模块，太阳能光伏电池阵列在光照期时并联在直流母线上，产生的部分电能为镍钴锰酸锂能量型电池组与钛酸锂功率型电池组补充充电，当其产生的电能溢出时通过并联在直流母线上的分流调节器耗散，在地影期时其与直流母线断开；镍钴锰酸锂能量型电池组在光照期时通过太阳能光伏阵列充电，地影期时输出功率以维持直流母线电压；钛酸锂功率型电池组在光照期且负载短时功率需求高于光伏阵列输出功率时输出补充功率，地影期时与镍钴锰酸锂能量型电池组共同为直流母线供电；氢氧燃料电池堆通过放电调节器与直流母线相连，在地影期且卫星负载需求长时间高功率时其与锂离子电池组共同为直流母线供电，并为锂离子电池组补充充电。

所述的分流调节器基于顺序开关分流调节技术(S4R)耗散卫星在光照期时太阳能光伏电池阵列溢出的多余能量。

所述的充/放电调节器基于双向DC/DC转换器与闭环PI控制原理，用于控制镍钴锰酸锂能量型电池组与钛酸锂功率型电池组的输入/输出功率以及充/放电安全保护。

所述的氢氧燃料电池堆的放电调节器基于单向Buck架构DC/DC转换器，用于调节燃料电池堆的输出功率。