[發明專利]基于純硬件實現的皮衛星星載電源系統

在審

• 申請號: 201410604324.6
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104300662A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 王峰;馮田雨;韋明川;王騁;陳雪芹;郭金生;李冬柏;邱實
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02H7/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及皮衛星電源控制與分配系統。

背景技術

公知的皮衛星為質量在1-10kg范圍內的衛星，它具有設計相對簡單，體積小，重量輕，研制成本低，發射周期短等突出優點。電源系統是皮衛星上的關鍵系統，負責為星上其他分系統和有效載荷宮殿的重要任務。因此，提高皮衛星電源系統的可靠性和高效性是皮衛星發展的重要因素。

目前皮衛星上電源系統功能通常在單片機或FPGA的控制下實現。由于FPGA相對功耗較大，因此在皮衛星上應用相對較少。而對于FPGA或單片機，除Actel的反熔絲FPGA外都存在單粒子效應，引起程序執行錯誤，可能導致電源系統部分或整體功能失效。

同時，目前常用的皮衛星電源系統結構還存在以下不足：

電源系統太陽能電池陣沒有專門的控制電路，對太陽能電池陣輸出的調節僅限于限制其最高輸出電壓，不能根據太陽能電池陣輸出特性曲線調節，這使得整星能過獲得的功率有限，常常需要限制載荷工作時間以達到能量平衡；

其次，蓄電池沒有專門的充放電控制電路，對電池的過沖、過放、過溫保護分布在電源系統各個部分，缺乏模塊化和集成化設計的可靠性和穩定性。

發明內容

本發明為了解決現有皮衛星星載電源系統可靠性差、集成度不高的問題，提出了一種基于純硬件實現的皮衛星星載電源系統。

基于純硬件實現的皮衛星星載電源系統包括太陽能電池陣、太陽能電池陣控制器、蓄電池、蓄電池充電控制器、蓄電池保護裝置、電源切換控制器、過流保護裝置、+3.3V電壓調節控制器和+5V電壓調節控制器，所述太陽能電池陣用于將太陽能轉換為電能，提供一次能源，太陽能電池陣的電源信號輸出端與太陽能電池陣控制器的電源信號輸入端連接，太陽能電池陣控制器的電源信號輸出端同時與蓄電池充電控制器的電源信號輸入端和電源切換控制器的第一電源信號輸入端連接，蓄電池充電控制器的電源信號輸出端與蓄電池保護裝置的第一電源信號輸入端連接，蓄電池保護裝置的第二電源信號輸入輸出端與蓄電池的電源信號輸出輸入端連接，蓄電池保護裝置的第一電源信號輸出端與電源切換控制器的第二電源信號輸入端連接，電源切換控制器的第一電源信號輸出端經過流保護裝置直接輸出母線電壓，電源切換控制器的第二電源信號輸出端經過流保護裝置與+3.3V電壓調節控制器的電源信號輸入端連接，+3.3V電壓調節控制器的電源信號輸出端輸出+3.3V電壓，電源切換控制器的第三電源信號輸出端經過流保護裝置與+5V電壓調節控制器的電源信號輸入端連接，+5V電壓調節控制器的電源信號輸出端輸出+5V電壓。

所述電源系統還包括控制隔離電路、單片機、電壓電流傳感器、溫度傳感器和總線隔離電路，所述電壓電流傳感器用于采集太陽能電池陣控制器、蓄電池和電源切換控制器輸出的電壓信號和電流信號，電壓電流傳感器的電壓電流信號輸出端與單片機的電壓電流信號輸入端連接，溫度傳感器用于采集電源系統各器件的溫度，溫度傳感器的溫度信號輸出端與單片機的溫度信號輸入端連接，單片機的控制信號輸出端經控制隔離電路同時與每個過流保護裝置的控制信號輸入端連接，單片機的通信信號輸出端經總線隔離電路與外部系統實現信號傳輸。

有益效果：本發明提出的電源系統中的供電干路采用純硬件設計，其相對可靠性較軟件控制高，有利于提高電源系統及整形可靠性；太陽能電池陣控制部分采用最大功率點追蹤設計，能夠盡可能的利用太陽能，提高電源系統輸出功率。每個部分采用功能高度集中的模塊化設計，模塊之間以最小耦合方式連接，功能互不影響，可根據不同需求對模塊性能、模塊組合方式等進行調整；利用單片機以最小耦合方式對供電干路進行有限控制，同時采集電源系統關鍵參數，增強電源系統的智能化程度，同時做到不影響供電功能，從而提高了整個電源系統的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的原理示意圖；

圖2為本發明所述電源系統配電輸出采用分布式配電原理示意圖。

具體實施方式