[发明专利]一种基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统在审

专利信息
申请号: 202211351466.7 申请日: 2022-10-31
公开(公告)号: CN115663783A 公开(公告)日: 2023-01-31
发明(设计)人: 蒋思越;蒋硕;盛北飞;黄智;李康;贠磊;葛斯乔;章玄 申请(专利权)人: 中国空间技术研究院
主分类号: H02J1/10 分类号: H02J1/10;H02J7/35;H02J7/34;H02J7/00
代理公司: 中国航天科技专利中心 11009 代理人: 杨春颖
地址: 100194 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 最小 系统 母线 功率 交互 配电
【说明书】:

发明公开了一种基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统,包括:主电源控制器、最小系统电源、互联母线和母线互联开关;主电源控制器和最小系统电源通过互联母线连接,互联母线上设置有母线互联开关;主电源控制器,用于为星上除最小系统包络设备之外的其他设备供电;最小系统电源,用于为最小系统包络设备供电;母线互联开关,用于控制主电源控制器和最小系统电源之间的通断,实现功率交互。通过本发明所述的基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统,提高了卫星的可靠性,避免了母线的单点故障影响到整星安全。

技术领域

本发明属于卫星供配电技术领域,尤其涉及一种基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统。

背景技术

供配电分系统是卫星的重要组成部分,主要负责在卫星各个飞行阶段为有效载荷及平台提供和分配电能。

目前高轨大功率GEO通信卫星普遍采用单母线供配电体制,只配置一台电源控制器(Power Conditioning Unit,PCU,电源控制器),为单点设备。为了保证PCU和母线供电安全,其在设计上、工艺上、生产过程中都经过了多轮严密的验证和检查。单母线供配电体制对于大功率等级的场景适应性较低,同时系统没有重构能力;对于重要负荷,除了在欠压保护值上有所区别,在配电方式上没有进行特殊配置,所以系统对于PCU设备发生单点故障如母线输出端短路等没有足够的容错能力。

随着卫星的功率等级提升,供配电系统架构也需要进行适应性调整。目前通信卫星供配电系统的可靠度在寿命初期为0.99以上,在寿命末期需要达到0.96以上。对于系统而言,可靠度高并不等于发生故障后的影响范围小,例如电源控制器虽然采取多模块冗余配置,但是由于模块是并联之后通过母线统一输出的,如果发生母线短路故障,将造成严重的后果。所以多模块式的冗余交叉备份,无法完全消除电源控制器通过汇流条并联输出造成的单点失效影响,根本解决途径仍然需要从供配电系统拓扑架构上进行改进和优化。

发明内容

本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统,旨在提高卫星的可靠性,避免母线的单点故障影响到整星安全。

为了解决上述技术问题,本发明公开了一种基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统,包括:主电源控制器、最小系统电源、互联母线和母线互联开关;其中,主电源控制器和最小系统电源通过互联母线连接,互联母线上设置有母线互联开关;

主电源控制器,用于为星上除最小系统包络设备之外的其他设备供电;

最小系统电源,用于为最小系统包络设备供电;

母线互联开关,用于控制主电源控制器和最小系统电源之间的通断;其中,当母线互联开关处于闭合状态时,主电源控制器和最小系统电源之间联通,实现主电源控制器与最小系统电源的功率交互;当母线互联开关处于断开状态时,实现主电源控制器与最小系统电源的隔离。

在上述基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统中,主电源控制器,包括:N个太阳模块、2M个电池充放电调节模块、电容模块CPA1和背板组件A;

各太阳模块分别与太阳电池阵相连,用于从太阳电池阵获取供电输入;

各电池充放电调节模块分别与蓄电池组相连,用于实现对蓄电池组的充放电;

电容模块CPA1,用于稳定母线电压;

背板组件A,用于将主电源控制器中所有模块的机械和电路接口连接在一起。

在上述基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统中,每个太阳模块中均包括一个3路顺序开关分流调节电路,用于在光照期实现对太阳电池阵的功率调节,使母线电压稳定在设定值。

在上述基于星上最小系统的母线功率交互供配电系统中,M和N均为正整数,且,4≤N≤10,6≤M≤18;设定值为100V。

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