[发明专利]一种高效能空间电源传能系统

说明书

本发明提供一种高效能空间电源传能系统，包含：太阳翼，其包含N个用于向直流MPP母线供电的太阳能电池阵Sa₁～Sa_N，其中Sa₁持续向直流MPP母线供电；S³MPR调节器，包含：MPPT控制器和分流调节器，MPPT控制器包含MPPT运算器和MEA控制器，MPPT运算器根据直流MPP母线电压U_Sa、Sa₁的电流I_Sa运算生成直流MPP母线电压参考U_{mpp_ref}，MEA控制器基于U_{mpp_ref}与U_Sa生成误差放大信号，分流调节器包含与Sa_i对应的功率开关管S_i，i∈[1,N]，分流调节器通过比较误差放大信号与分流调节器的各级门限电压，生成S₁～S_N的驱动信号，控制Sa₁～Sa_N向直流MPP母线供电；无线传能部分，其将直流MPP母线的电能无线传输给直流恒压母线；DC/DC变换器，其转换直流恒压母线的电压为蓄电池组和载荷的工作电压；蓄电池组，用于存储直流恒压母线提供的电能，或向载荷供电。

技术领域

本发明涉及无线传能技术领域，尤其涉及一种用于空间初级能源平台近场传能的高效能空间电源传能系统。

背景技术

近年来，随着航天器载荷功率和数量的增加，航天器的能源持续补给成为急迫的需求。微波以及激光传能方法具有传输距离远、传输功率大、多目标移动供电的特点，为航天器的能量补给提供了可行手段。

为了实现载荷的连续平稳可靠供电，传统的传能系统架构是采用分立的功率变换单元来实现不同端口间的能量传递，这样的传能系统结构存在结构复杂、比功率低、功耗大、成本较高等缺点，而随着功率单元和控制电路数量的增加，传能系统潜在的可靠性隐患也会随之增加。

空间微波无线传能系统能够在自由空间传输一定功率的微波能量，在接收端通过变换器对微波能量进行高效接收和高精度控制，使得输出的母线电压稳定在一定范围，并直接或者间接提供给航天器载荷使用。

由于卫星在太空中飞行过程中受环境温度及光照强度的影响，太阳电池阵最大功率点工作电压和工作电流会发生较大的变化，故为了提升对能源的利用效率，实现对太阳电池帆板输出功率的最大输出成为至关重要的手段。

最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking MPPT)方式是在太阳电池阵与蓄电池组或负载之间引入一个开关调节器，用来调节太阳电池阵的输出功率。当航天器需要最大功率时，可以随时跟踪太阳电池阵的最大功率点，把太阳电池阵能够输出的全部功率都发挥出来。

因此，提供一种能够用于近场电能传输平台，并能充分利用太阳电池阵电能的空间电源无线传能系统，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种高效能空间电源传能系统，通过S³MPR(顺序开关分流最大功率调节器)调节器根据载荷需求功率的大小控制向直流MPP母线输送电能的太阳能电池阵的数量，并跟踪太阳能电池阵的最大输出功率，使太阳翼中与直流MPP母线连接的太阳电池阵列工作在MPPT(最大功率输出)模式；其次，通过近场无线传能方法将直流MPP母线的电能传送给恒压母线；最后，再通过DC/DC变换器给蓄电池组充电或者联合向载荷系统供电。本发明能够保证载荷稳定用电，大大提高太阳翼能源的利用率，节省太阳翼的面积，减小卫星能源系统的体积和重量，具有巨大的经济效益与科学价值。

为了达到上述目的，本发明提供一种高效能空间电源传能系统，包含：

太阳翼，其包含N个太阳能电池阵，分别为太阳能电池阵Sa₁～Sa_N；太阳能电池阵输出端连接直流MPP母线，向直流MPP母线供电；