[發明專利]星載設備隔離與保障系統

有效

• 申請號: 201710761153.1
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107483099B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 徐拓奇;蘇陽;王歡;朱洪巖;于洪良;劉良飛;連士博;張偉;何曉恬;孫洪彬;王滿昌
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H02J7/35;G06F1/26
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

星載設備隔離與保障系統，涉及衛星上星載設備電氣隔離領域，解決現有星載設備內部電源以及數據鏈之間相互關聯，存在容易引入噪聲干擾，以及通信單元之間的可靠性差，進而對系統性能造成影響等問題，包括電源能量傳輸及控制系統和ZigBee無線數據傳輸系統，太陽能電池陣為電源能量傳輸及控制系統供電；電源能量傳輸及控制系統通過QI無線能量傳輸技術為星載設備配電，星載設備通過ZigBee無線數據傳輸技術與星載中心計算機連接，星載中心計算機通過CAN總線與電源能量傳輸及控制系統通信；本發明中，每個星載設備都是一個真正獨立的單元，在與其他設備之間沒有直接的電氣相連，使得彼此完全處于電氣隔離的狀態，增加了系統的穩定與可靠性。

技術領域

本發明涉及衛星上星載設備電氣隔離領域，具體涉及星載設備隔離與保障系統；通過采用ZigBee技術、QI無線能量傳輸技術和電源控制技術來實現星載設備之間徹底的電氣隔離。

背景技術

衛星內部搭載設備需要電源系統對其進行供電，此過程均由電源控制器進行管理和分配的，從供電線路的整體路徑可以看出衛星上所有的搭載設備在電源上都是相互關聯的，沒有做到元器件之間隔離，容易引入噪聲干擾，同時若出現大功率設備運行易造成電壓波動、干擾等會對整體工作性能造成影響；在整個電路的通信系統中，數據鏈之間沒有進行隔離，通信單元之間容易產生電位差，會嚴重影響整體的通訊的可靠性能。在系統中若出現部分電路受損，極易對旁路產生影響甚至造成整個系統無法正常工作。

發明內容

本發明為解決現有星載設備內部電源以及數據鏈之間相互關聯，存在容易引入噪聲干擾，以及通信單元之間的可靠性差，進而對系統性能造成影響等問題，提供一種星載設備隔離與保障系統。

星載設備隔離與保障系統，包括電源能量傳輸及控制系統和ZigBee無線數據傳輸系統，太陽能電池陣為電源能量傳輸及控制系統供電；所述電源能量傳輸及控制系統通過QI無線能量傳輸技術為星載設備配電，所述星載設備通過ZigBee無線數據傳輸技術與星載中心計算機連接，所述星載中心計算機通過CAN總線與電源能量傳輸及控制系統通信；

所述電源能量傳輸及控制系統由電源控制器組成，所述電源控制器對太陽能電池陣的電能進行分配；所述電源控制器包括分流調節單元、濾波供電單元、蓄電池放電控制單元、蓄電池采樣單元、蓄電池均衡單元、蓄電池充電單元、蓄電池過放保護單元、電源下位機單元和QI無線能量傳輸單元；

所述分流調節單元和濾波供電單元對母線進行調解和濾波，使母線電壓穩定；

所述電源控制器通過對蓄電池放電單元控制實現蓄電池的供電；所述蓄電池充電單元和蓄電池均衡單元用于控制蓄電池不出現過充；蓄電池采樣單元用于對蓄電池中每節電池進行監控，蓄電池過放保護單元對蓄電池進行保護；

電源下位機單元與中心計算機之間通過CAN總線進行數據通信，同時對電源控制器內進行數據采集和根據供電需求對QI無線能量傳輸單元進行開關控制。

在太陽電池陣供電時，電源控制器的電能首先為母線供電，多余的能量為蓄電池充電，當蓄電池整組電壓達到限壓值時，其余的電能進行分流；在陰影區域時，電源控制器控制蓄電池為星載設備提供電能，并通過蓄電池過放保護單元對蓄電池進行保護，同時為QI無線能量傳輸單元提供穩定的電壓；

所述QI無線能量傳輸單元采用線圈通過磁共振原理和濾波穩壓電路獲得星載設備的電壓完成配電；每個星載設備的供電互相隔離且處于獨立狀態；

所述電源控制器與星載中心計算機通過CAN總線進行通信，電源控制器根據星載中心計算機發出的控制指令對QI無線能量傳輸單元進行相應的控制。

本發明的有益效果：本發明所述的星載設備隔離與保障系統，實現衛星搭載設備的穩定性和整星功能的可靠性，防止星載設備之間的電氣干擾，使得每個星載設備更具有獨立性和模塊化。提出了結合ZigBee技術、QI無線能量傳輸技術和電源控制器技術來實現星上搭載設備間徹底電氣隔離系統。