[发明专利]一种太阳电池阵损伤情况下电源系统寿命估计方法和装置

说明书

本发明涉及电源系统寿命计算领域，具体是涉及一种太阳电池阵损伤情况下电源系统寿命估计方法和装置。本发明计算受损后的太阳电池阵的I‑V曲线并设置到太阳电池阵模拟器中，之后就可以运行由太阳电池阵模拟器、蓄电池组模拟器、负载模拟器和电源控制器实物搭建的半物理仿真系统来模拟太阳电池阵受损情况下电源系统的工作情况。本发明可计算出从开始仿真到蓄电池组模拟器的放电深度达到设定阈值所用的时间，所用的时间对应电源系统在当前负载工作模式下所剩下的寿命。本发明可实现加速仿真来对电源系统寿命进行估计，且可对电源系统中的不同线缆损耗进行灵活模拟。

技术领域

本发明涉及电源系统寿命计算领域，具体是涉及一种太阳电池阵损伤情况下电源系统寿命估计方法和装置。

背景技术

电源系统由太阳电池阵、蓄电池组、电源控制器PCU组成，电源控制器PCU对太阳电池阵的功率进行调节，对蓄电池组进行充放电管理，为负载(用电设备)提供稳定供电。

由于太阳电池阵直接暴露在外部环境中，会受到各种环境要素的影响，是最易受到损伤的部件。当电源系统为卫星电源系统时，空间辐照、温度交变、空间碎片、原子氧侵蚀、带电粒子、宇宙射线、等离子体、激光辐照等都会对太阳电池阵造成损伤，影响太阳电池阵的输出性能，对卫星的安全可靠运行构成威胁，严重时甚至会造成整个电源系统的崩溃。因此，在太阳电池阵损伤情况下对电源系统寿命进行估计具有重要的现实意义。

现有技术只分析了特定工况的损伤对太阳电池阵影响，但并未给出任意损伤工况下太阳电池阵的输出模型，也未分析太阳电池阵损伤对整个卫星电源分系统寿命的影响；同时，由于卫星电源系统中电力电子模型的复杂性，纯数学仿真的仿真评估卫星电源系统寿命存在准确性问题。目前，太阳电池阵损伤等故障情况下卫星电源系统寿命估计尚未有较为准确的方法。

因此，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳电池阵损伤情况下电源系统寿命估计方法和装置，解决了现有技术难以准确估计出太阳电池阵任意损伤下电源系统余下寿命的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种太阳电池阵损伤情况下电源系统寿命估计方法，其中，电源系统寿命估计方法包括：

计算损伤的真实太阳电池阵所对应的真实输出I-V曲线，所述真实太阳电池阵与真实蓄电池组、真实负载、真实电源控制器位于真实电源系统中，所述真实太阳电池阵用于发电，所述真实蓄电池组用于充电和放电，所述真实太阳电池阵和所述真实蓄电池组共同为所述真实负载供电，所述真实电源控制器用于控制所述真实太阳电池阵的输出、控制所述真实蓄电池组的充放电；

设置太阳电池阵模拟器的模拟输出I-V曲线，使得太阳电池阵模拟器所对应的模拟输出I-V曲线吻合于受损后的所述真实太阳电池阵的真实输出I-V曲线，所述太阳电池阵模拟器、蓄电池组模拟器、负载模拟器、电源控制器实物位于半物理仿真系统中，所述太阳电池阵模拟器与所述真实太阳电池阵相对应，所述蓄电池组模拟器与所述蓄电池组相对应，所述负载模拟器与所述真实负载相对应，所述电源控制器实物与所述真实电源控制器对应；

负载模型具备若干种工作模式，各工作模式按照功率-时间曲线的方式设定，将所述负载模型当前的负载工作模式设置到所述负载模拟器中；

蓄电池组模型由试验法建立，根据充放电电流的蓄电池电压试验数据，建立蓄电池组模型，设置蓄电池模型到所述蓄电池模拟器中；

控制所述半物理仿真系统仿真所述真实电源系统的损伤运行状态，直至所述蓄电池组模拟器的放电深度达到设定阈值时，统计所述半物理仿真系统的仿真圈数，所述放电深度用于表征所述蓄电池组模拟器的放电百分比，所述仿真圈数用于表征所述半物理仿真系统仿真至蓄电池组模拟器的放电深度达到设定阈值时所用的时长；