[發明專利]極軌衛星大功率相控陣天線供配電系統設計方法

有效

• 申請號: 201710055090.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106787115B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 朱鴻昌;張月強;于迎軍;王海濤;王意軍;崔相臣;苗紫暉;孟憲超
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J50/23
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種極軌衛星大功率相控陣天線供配電系統設計方法，其包括以下步驟：根據相控陣上萬瓦功率需求和極軌特點，確定采用不調節高壓雙母線電源；進行太陽電池陣設計，根據極軌特點，確定太陽電池陣工作電壓70V左右，開路電壓超過80V，并采取防靜電措施等，解決了極軌衛星大功率相控陣天線所需的高壓大電流產生、控制以及相控陣天線嚴格的加電順序控制難題，消除了天線單母線供電設計存在的單點失效隱患，降低了天線母線配電控制單元電路開關元器件的選型難度等，大大提高了衛星相控陣雷達天線供配電系統工作的可靠性和安全性。

技術領域

本發明涉及一種航天供配電系統方法，具體地，涉及一種極軌衛星大功率相控陣天線供配電系統設計方法。

背景技術

合成孔徑雷達衛星是一種工作在微波段的主動式遙感器。它不受日照和天氣條件等因素影響，可全天時、全天候對地觀測成像，在災害監測、環境和海洋監測、資源勘察、農作物估產、測繪和軍事等方面具有獨特的應用優勢，具有其它遙感器不可替代的作用。為確保星載合成孔徑雷達系統對地可視觀測帶寬度和成像性能，一般星載合成孔徑雷達天線會選用大型平面相控陣天線。平面相控陣天線具有發射峰值功率高、天線增益大、天線波束可賦形，以及波束可掃描等優點，但系統構成復雜，有源單機數量眾多，電源功率要求大，系統集成工藝過程復雜，研制周期長。地面測試時，天線系統若發生供配電安全事故，會波及衛星諸多系統和產品，影響面極大，且產品維修和更換的工藝過程復雜，周期長，將會嚴重制約整個衛星型號的研制進度；若在軌發生供配電安全事故，將可能導致整個雷達載荷功能失效。因此，如何設計出一種既安全又可靠的大功率供配電方案，一直是困擾相控陣雷達天線系統設計的一個難題。以前極軌雷達衛星通常采用低壓(太陽陣不超過50V)單母線對天線全陣進行供配電的設計方案，采用大功率繼電器直接控制母線加斷電，工作壽命受大功率繼電器在大電流條件下動作次數有限的制約。該方案適用雷達功率偏低(不超過4000W)，可靠性相對較低。一旦母線某個環節出現故障，將會導致相控陣雷達天線部分，甚至全部功能模塊無法正常工作，最終導致整個雷達衛星功能失效。隨著相控陣天線成像性能的提高，功率需求增加到上萬瓦。由于衛星資源的限制，必須設計新的供配電系統滿足載荷的要求。目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種極軌衛星大功率相控陣天線供配電系統設計方法，解決了極軌衛星大功率相控陣天線所需的高壓大電流產生、控制以及相控陣天線嚴格的加電順序控制難題，消除了天線單母線供電設計存在的單點失效隱患，降低了天線母線配電控制單元電路開關元器件的選型難度，大大提高了衛星相控陣雷達天線供配電系統工作的可靠性和安全性。

根據本發明的一個方面，提供一種極軌衛星大功率相控陣天線供配電系統設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據相控陣天線陣面有源單機數量多及單機總功耗高達上萬瓦情況，確定采用不調節高壓雙母線電源給天線供電；該供配電系統包括太陽電池陣、鋰離子蓄電池組、鋰電池控制管理單元、天線配電控制單元、陣面二次電源和負載設備；確定蓄電池組工作電壓50V-70V，據此確定太陽電池陣設計和陣面二次電源技術指標；

步驟二：根據工作電壓50V-70V要求進行太陽電池陣設計，開路電壓超過80V，工作電壓70V，由于極軌特點需采取防靜電措施；

步驟三：根據工作電壓50V-70V和輸出大功率要求進行鋰離子蓄電池組設計，確定高放電倍率單體，采取多串多并方式組成蓄電池組，兩組蓄電池輸出功率可超過1萬瓦；

步驟四：進行鋰電池控制管理系統設計，對鋰離子蓄電池組進行充電控制，對鋰離子單體進行均衡控制；