[发明专利]一种高速高效率太阳电池阵模拟器

说明书

本发明提供了一种高速高效率太阳电池阵模拟器，在现有技术的基础上增加稳态跟踪电压源、开关S1、第二电压采样电路、比较器、预开通控制逻辑以及二极管D1。稳态跟踪电压源通过S1、二极管D1与负载输出端相连，第二电压采样电路对S2开关两端进行采样后的电压输入比较器电路进行比较后与预开通控制逻辑电路相连，预开通控制逻辑电路的输出控制S1的通断。当动态跟踪电压源上升斜率小于负载电压U_o上升斜率，导致母线电压U_bus与U_o之差开始变小，当二者之差小于一阈值时，预开通控制逻辑将S1闭合，并持续ΔT时间后断开S1。通过以上发明，既能保证太阳阵模拟器较高的转换效率，降低热耗，又能保证其动态响应能力，确保输出高电压上升斜率条件下正常输出。

技术领域

本发明涉及卫星电源控制器地面测试技术领域，尤其涉及一种太阳电池阵模拟器。

背景技术

太阳电池阵模拟器，用来模拟太阳电池阵列的真实特性，为卫星电源分系统供电，是航天领域卫星地面测试阶段必不可少的地面测试设备。太阳电池阵模拟器的基本原理如图1所示，DC1为直流电压源，输出电压为U_bus，S2工作在线性区，由线性电流源驱动单元对I_o进行闭环，从而构成高速线性电流源。UI查找表单元对输出电压U_o进行采样，根据已知的UI曲线查表给出参考基准从而控制I_o大小，实现太阳电池阵UI特性的模拟。

图1中，由于U_bus为恒定值，U_o较小时，即模拟器工作点接近太阳电池阵短路电流工作点时，S₂两端承受较大的电压，从而产生过大的热耗，给设备散热带来极大难度，且造成实验环境恶劣。

有研究者提出了图2所示的方案，采用动态跟踪电压源替代直流电压源，具体采用了多电平切换电路，试图实现U_bus动态跟踪U_o电压，使得U_bus电压恒略高于U_o电压，从而减小S₂两端承受电压，降低热耗。

但实际应用过程中，特别是在用于卫星电源控制器测试时，由于卫星电源控制器采用分流调节架构。R_L接口实际处于“短路-供电”连续调节过程，U_o变化幅度大、斜率高。而多电平切换电路需要经过反复多次“采样-比较-调整”过程才能到达电源控制器所需要供电态电压，无法真实模拟太阳电池阵特性。图3所示为U_bus跟随U_o的变化过程，t1时刻前，动态跟踪电压源能够满足动态响应需求，U_bus比U _o恒高出ΔV1，t1时刻之后，进入高速切换过程，U_bus电压上升斜率满足不了U_o电压上升斜率需求从而无法维持U_bus与U_o之间的压差ΔV1，当U_bus与U_o之间的压差接近于0时，太阳阵模拟器无输出电流，从而无法正常模拟UI特性曲线。

发明内容

为了解决现有技术中动态跟踪电压源动态响应能力不足，在模拟器输出电压变化斜率高导致无法正常模拟UI特性曲线的问题，本发明提出了一种高速高效率太阳电池阵模拟器。本发明具体通过如下技术方案实现：