[發明專利]一種基于寬電壓范圍的雙向多端口變換器的PCU控制系統

有效

• 申請號: 201510989359.0
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN105391301B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 朱洪雨;張藝;張東來
• 申請（專利權）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

1.一種基于寬電壓范圍的雙向多端口變換器的航天器電源控制器控制系統，其特征在于：所述系統包括主功率部分、FPGA部分、數模轉換部分、表決電路和被控量采樣電路；其中，所述數模轉換部分包括A/D轉換電路和D/A轉換電路；所述主功率部分由N個主功率變換模塊組成，每一個主功率變換模塊采用雙向三端口變換器，實現太陽能陣SA、母線BUS和電池BAT間能量的調節和調度，所述N個主功率變換模塊間通過并聯進行功率擴展；所述FPGA部分包括N個FPGA模塊，與所述N個主功率變換模塊對應；所述被控量采樣電路采樣所述主功率部分的被控量，通過A/D轉換電路提供給所述FPGA部分，所述FPGA部分給出的驅動信號通過D/A轉換電路后分別控制所述N個主功率變換模塊；所述FPGA部分作為所述系統的控制核心，通過控制算法和控制邏輯使所述主功率變換模塊的變換器實現以下功能：

輸出功率大于輸入功率時，輸入太陽能陣SA端進行MPPT；

母線BUS按照設定電壓恒壓輸出，通過均流算法實現N個主功率模塊間母線BUS電流的均流；

電池BAT側實現恒流充電和涓流充電，通過算法使FPGA部分給出的所述驅動信號間有相同相位差。

2.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于：所述雙向三端口變換器，包括開關管元件Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆，電感L₁、L₂；其中，Q₁的集電極作為變換器的第一端口，Q₁的發射極連接Q₂的集電極，Q₂的發射極接地；Q₃的集電極作為變換器的第二端口，Q₃的發射極連接Q₄的集電極，Q₄的發射極接地；Q₅的集電極作為向變換器的第三端口，Q₅的發射極連接Q₆的集電極，Q₆的發射極接地；電感L₁的一端連接Q₁的發射極，電感L₁的另一端連接Q₃的發射極，電感L₂的一端連接Q₃的發射極，電感L₂的另一端連接Q₅的發射極。

3.根據權利要求2所述的控制系統，其特征在于：所述雙向三端口變換器還包括濾波電容C₁、C₂、C₃，其中，電容C₁的一端連接第一端口，C₁的另一端接地，電容C₂的一端連接第二端口，C₂的另一端接地，電容C₃的一端連接第三端口，C₃的另一端接地。

4.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于：通過FPGA模塊的移相功能模塊給出帶有移相角為360/N度的N組驅動信號。

5.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于：在太陽能陣SA光照條件幾乎一致的情況下，僅對一個主功率變換模塊的被控量采樣，其余模塊只需采樣母線電流以實現均流；通過FPGA模塊的移相功能模塊給出帶有移相角為360/N度的N組驅動信號，分別控制N個主功率變換模塊。

6.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于：所述N個主功率變換模塊中設置一個為主功率模塊，其他N-1個為從功率模塊，所述FPGA模塊給出的驅動信號通過D/A轉換電路后連接表決電路，表決電路的輸出分別控制所述N個主功率變換模塊；對一個主功率模塊進行采樣，所述采樣信號進入對應的FPGA模塊，從功率模塊只采樣電流值，所述N個FPGA模塊互為備份。

7.根據權利要求6所述的控制系統，其特征在于：所述N為3，所述表決電路為三取二表決電路。