[發(fā)明專利]一種基于能量平衡分析的組合體在軌能源管理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810149894.9
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108346005A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜文彩;楊宏;何宇;劉宏泰;任筱強;王鵬鵬;梁曉鋒;王宏佳;丁銳;杜占超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間技術(shù)研制試驗中心
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/50
• 代理公司: 北京謹誠君睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 陸鑫;延慧

本發(fā)明涉及一種基于能量平衡分析的組合體在軌能源管理方法，包括：S1.構(gòu)建航天器模型并連接為組合體模型，以及獲取所述組合體模型的飛行方案；S2.根據(jù)所述組合體模型和所述飛行方案獲取發(fā)電能力曲線，以及根據(jù)所述飛行方案獲取負載工作曲線；S3.基于所述發(fā)電能力曲線和所述負載工作曲線對所述組合體模型的能量平衡狀態(tài)進行評估。通過引入組合體模型與飛行方案相結(jié)合獲取帆板在飛行過程中的遮擋形狀得出發(fā)電能力的算法，能夠準確計算帆板上所有電池串的伏安特性，結(jié)合負載需求和能源系統(tǒng)設(shè)計，能夠準確地分析能量平衡情況，消除了傳統(tǒng)采用平均遮擋或遮擋率帶來的發(fā)電能力誤差，能夠準確地預(yù)測帆板發(fā)電能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能源管理方法，尤其涉及一種基于能量平衡分析的組合體在軌能源管理方法。

背景技術(shù)

在軌組合的航天器在軌飛行期間，帆板多形狀大，帆板控制模式和姿態(tài)控制模式復雜，導致發(fā)電能力變化較大。傳統(tǒng)單一航天器的能量平衡分析方法已不能滿足在軌組合航天器的能量平衡分析要求，尤其的傳統(tǒng)方法中采用平均遮擋或遮擋率計算的發(fā)電能力很難準確使計算出的發(fā)電能力和實際的負載功耗相匹配，從而使計算出的發(fā)電能力存在較大誤差，導致整個組合體中能源管理的誤差增大，進一步影響了航天器飛行任務(wù)過程中任務(wù)安排。在軌組合航天器一般設(shè)計并網(wǎng)供電，在組合體期間，富余電能的航天器通過并網(wǎng)供電的方式為給缺少電能的航天器提供電能；同時，采用的鎘鎳電池在負載較小時存在記憶效應(yīng)問題，從而使整個航天器中由鎘鎳電池供應(yīng)的能源不穩(wěn)定，因此需要一種新的能源管理技術(shù)，以提高在軌組合航天器的能源利用率和消除蓄電池的記憶效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于能量平衡分析的組合體在軌能源管理方法，解決航天器組合體能源管理誤差大的問題。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于能量平衡分析的組合體在軌能源管理方法，包括：

S1.構(gòu)建航天器模型并連接為組合體模型，以及獲取所述組合體模型的飛行方案；

S2.根據(jù)所述組合體模型和所述飛行方案獲取發(fā)電能力曲線，以及根據(jù)所述飛行方案獲取負載工作曲線；

S3.基于所述發(fā)電能力曲線和所述負載工作曲線對所述組合體模型的能量平衡狀態(tài)進行評估。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，步驟S1中，包括：

S11.根據(jù)航天器的實際尺寸構(gòu)建所述航天器模型，并將所述航天器模型連接為組合體模型，其中，所述航天器模型包括航天器結(jié)構(gòu)模型，用于發(fā)電的帆板模型，用于存儲電能的蓄電池模型和電源控制模型；

S12.獲取所述組合體模型的飛行方案，其中，所述飛行方案包括軌道參數(shù)、姿態(tài)控制方式、帆板控制方式、負載參數(shù)和飛行程序。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，步驟S2包括：

S21.根據(jù)所述組合體模型、所述軌道參數(shù)、所述姿態(tài)控制方式和所述帆板控制方式獲取帆板遮擋形狀；

S22.根據(jù)所述帆板遮擋形狀和所述軌道參數(shù)獲取所述發(fā)電能力曲線；

S23.根據(jù)所述負載參數(shù)和所述飛行程序獲取所述負載工作曲線。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，步驟S22包括：

S221.根據(jù)所述帆板遮擋形狀，確定所述帆板模型上各串電池片的遮擋片數(shù)；

S222.根據(jù)各串所述電池片的遮擋片數(shù)計算所述帆板模型各串所述電池片的輸出電壓；

S223.若每串所述電池片的輸出電壓高于所述組合體模型中母線電壓及線路壓降，或者所述輸出電壓高于所述組合體模型中蓄電池模型充電電壓及線路壓降，根據(jù)所述軌道參數(shù)計算每串所述電池片的發(fā)電能力，根據(jù)所述發(fā)電能力獲取發(fā)電能力曲線，其中，所述發(fā)電能力包括輸出電壓和輸出電流。