[发明专利]一种用于微卫星的分布式低压母线供配电系统

说明书

本发明公开了一种用于微卫星的分布式低压母线供配电系统，包括模块化太阳电池阵、小功率MPPT模块、高比能蓄电池组、配电器模块和母线汇流排，本发明将配电系统与电源系统相融合，形成卫星的供配电单元，以此构建供配电系统；具有体积小、重量轻、可自散热、接口标准化、成本低等优点，可以批量生产，快速灵活部署；逐级的分列形成分布式供电结构并串联一个隔离二极管，与并联一个旁路二极管，增强了太阳电池阵的可靠性；通过热传导组件连接卫星结构，使得高比能蓄电池组工作环境温度力求保证在0～30℃的范围内；通过配电器内设置二次电源变换和配电开关，采用热备份增加了可靠性，达到稳定输出二次电源的目的。

技术领域

本发明属于卫星电源系统技术领域，特别涉及一种用于微卫星的分布式低压母线供配电系统。

背景技术

卫星平台按照质量从小到大进行划分可以分为飞卫星、皮卫星、纳卫星、微卫星、小卫星、中卫星、大卫星等几种类型，可以执行不同的任务，运行寿命从几天到十几年。其中质量为10kg～100kg的卫星称为微卫星平台，是太空科技中出现的有明确用途的新一代卫星。其特点是：新技术含量高、研制周期短(一年左右)、研制经费低(数千万人民币量级)，且可以进一步组网，以分布式的星座形成“虚拟大卫星”。与以往的大卫星相比，微卫星具有很多优势，如微卫星重量轻、体积小，再加上批量生产，生产成本低；可以用小型火箭发射，或作为大型火箭的辅助载荷发射，发射成本低；能从战斗机甚至气球上发射，或利用地(水)面火炮发射，可以满足快速反应的需求，近年来得到国家支持，其发展势头迅猛。

电源分系统是卫星平台的心脏，对于微卫星平台亦不例外，电源分系统是微卫星平台的最重要的分系统之一。一般的，微卫星平台的功率需求都不大，小的几十瓦，大的几百上前瓦，因此其电源系统的架构一般遵从简单化设计，平台母线电压一般也选择低压母线，随着微卫星的快速发展，微卫星功率需求逐渐增大，传统的并联分流型微卫星电源系统的架构的缺点已经显现出来。

一般的微卫星电源系统(PCU)采用直接能量传输(DET)的半调节母线架构，这种拓扑结构主要包含调节太阳阵输出分流器和蓄电池组，其中蓄电池组直接挂载母线。其优点是拓扑简单、传输效率高，其缺点是由分流电路分流多余能量，能量利用率相对较低；另外，由于微卫星的电源系统功率相对较小，一般的将配电系统与电源系统相融合，形成卫星的供配电单元(PCDU)，以此构建供配电系统。

为了进一步提高能源利用率，本专利采用峰值功率跟踪(MPPT)方式构建了一种用于微卫星的分布式低压母线供配电系统，将太阳阵工作点与母线电压解耦，使太阳电池阵在任意负载变换及环境变化下均能工作在最大功率点，把太阳能电池阵输出功率全部发挥出来，满足微卫星电源系统功率增大和轻量化的发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于微卫星的分布式低压母线供配电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于微卫星的分布式低压母线供配电系统，包括模块化太阳电池阵、小功率MPPT模块、高比能蓄电池组、配电器模块和母线汇流排，所述母线汇流排为两条紫铜带，所述母线汇流排分布有连接螺纹接口与插接间，所述模块化太阳电池阵与小功率MPPT模块串联构成供电模块，所述供电模块、高比能蓄电池组、配电器模块分别通过螺栓或接插件接入母线汇流排。

优选的，所述模块化太阳电池阵的总功率为320W，所述模块化太阳电池阵的展开面积为1.65m²，所述模块化太阳电池阵由四块电池分阵组成，每个所述电池分阵由四个子单元并联组成，所述分阵通过串联小功率MPPT模块后接入母线，每个所述子单元均串联一个隔离二极管构成独立构件，所述独立构件进行并联，所述每个子单元由N个太阳电池单体串联组成，每个所述太阳电池单体均并联一个旁路二极管。

优选的，所述小功率MPPT模块为标称功率100W，所述小功率MPPT模块瞬时最大功率200W，所述小功率MPPT模块串联电池分阵，所述MPPT模块为标准模块。