[發(fā)明專(zhuān)利]不同電壓體制的多航天器并網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810147367.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108288874A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林濤;楊宏;鄭偉;杜占超;儀德英;吳京松;李慧軍;蔣冀;于磊;武逸然
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/35
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/35;H02J3/38;H02M1/00;B64G1/00
• 代理公司: 北京謹(jǐn)誠(chéng)君睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 陸鑫;延慧

1.一種不同電壓體制的多航天器并網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

分析來(lái)訪航天器與目標(biāo)航天器的組合體并網(wǎng)供電的需求；

設(shè)計(jì)所述組合體的并網(wǎng)供電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

設(shè)計(jì)并網(wǎng)供電控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)供電的方案；

設(shè)計(jì)所述組合體并網(wǎng)供電的安全性；

分析所述組合體并網(wǎng)供電功率；

設(shè)計(jì)所述組合體供電工作模式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述目標(biāo)航天器向所述來(lái)訪航天器提供500W以上的電能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述組合體并網(wǎng)供電的需求包括：

所述目標(biāo)航天器采用100V高電壓供電體制，所述來(lái)訪航天器采用28V供電體制；

所述目標(biāo)航天器設(shè)置一臺(tái)并網(wǎng)控制器進(jìn)行100V到28V的電壓轉(zhuǎn)換；

供電過(guò)程設(shè)有控制開(kāi)關(guān)并保持所述來(lái)訪航天器和所述目標(biāo)航天器的距離；

所述目標(biāo)航天器和所述來(lái)訪航天器的兩端均設(shè)置供電控制開(kāi)關(guān)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述組合體的并網(wǎng)供電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：

所述來(lái)訪航天器供電系統(tǒng)的能源包括太陽(yáng)帆板、并網(wǎng)控制器和鎘鎳蓄電池；

所述太陽(yáng)帆板、所述并網(wǎng)控制器和所述鎘鎳蓄電池+放電調(diào)節(jié)器的輸出電壓區(qū)間實(shí)現(xiàn)供電。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述太陽(yáng)帆板、所述并網(wǎng)控制器和所述鎘鎳蓄電池在所述組合體的一個(gè)充放電周期內(nèi)，工作過(guò)程為以下四個(gè)階段：

A.當(dāng)所述組合體處于陰影區(qū)時(shí)，由所述并網(wǎng)控制器和所述來(lái)訪航天器鎘鎳電池+放電調(diào)節(jié)器共同完成供電，所述并網(wǎng)控制器提供500W功率輸出，所述鎘鎳電池+放電調(diào)節(jié)器提供300W功率輸出；

B.當(dāng)所述組合體進(jìn)入陽(yáng)照區(qū)太陽(yáng)入射角較大時(shí)，所述太陽(yáng)帆板輸出功率小于300W，由所述太陽(yáng)帆板、所述并網(wǎng)控制器和所述鎘鎳電池+放電調(diào)節(jié)器共同供電，所述太陽(yáng)帆板輸出功率從0W逐漸增加到300W，所述并網(wǎng)控制器保持500W額定功率輸出，所述鎘鎳電池+放電調(diào)節(jié)器輸出功率不斷減小，從300W一直減小到0；

C.當(dāng)所述太陽(yáng)帆板輸出功率大于300W時(shí)，由所述太陽(yáng)帆板和所述并網(wǎng)控制器共同完成向停靠負(fù)載供電，所述太陽(yáng)帆板輸出功率從300W逐漸增加，所述并網(wǎng)控制器輸出功率從500W逐漸減小；

D.當(dāng)所述組合體處于陽(yáng)照區(qū)時(shí)，當(dāng)所述太陽(yáng)帆板輸出功率大于800W時(shí)，由所述太陽(yáng)帆板向停靠負(fù)載提供所需功率，并處于分流狀態(tài)；或此時(shí)由所述太陽(yáng)帆板和所述并網(wǎng)控制器共同提供停靠負(fù)載所需功率，此時(shí)應(yīng)保證所述太陽(yáng)帆板提供最小400W負(fù)載功率輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述并網(wǎng)供電控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)供電的方案包括：

所述并網(wǎng)控制器采用電壓源，當(dāng)負(fù)載未達(dá)到滿(mǎn)載時(shí)為穩(wěn)壓輸出，當(dāng)達(dá)到滿(mǎn)載時(shí)為恒流輸出；

在所述并網(wǎng)控制器輸出端和所述來(lái)訪航天器能源輸出端設(shè)置隔離二極管；

所述目標(biāo)航天器采用3個(gè)將100V變換28V的DC/DC變換器模塊并聯(lián)，其中1個(gè)模塊作為冷備份使用；

每個(gè)所述DC/DC變換器模塊設(shè)置一個(gè)隔離二極管，能源模塊電壓采樣點(diǎn)放在隔離二極管之前；

所述并網(wǎng)控制器輸出電壓≤30V。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述組合體并網(wǎng)供電的安全性包括：

所述并網(wǎng)控制器具有2級(jí)輸出過(guò)壓保護(hù)，第1級(jí)可以將變換器工作在輸出過(guò)壓保護(hù)狀態(tài)時(shí)的最大輸出電壓控制在32V以?xún)?nèi)，第2級(jí)輸出過(guò)壓保護(hù)為輸出電壓超過(guò)40V時(shí)的過(guò)壓保護(hù)；

所述目標(biāo)航天器的并網(wǎng)供電輸出端和所述來(lái)訪航天器的軌道艙配電器的輸入端均設(shè)置控制開(kāi)關(guān)，并網(wǎng)供電時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)目標(biāo)航天器電網(wǎng)狀態(tài)和所述來(lái)訪航天器電網(wǎng)狀態(tài)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電和斷網(wǎng)。