[發明專利]一種數字PCU電源系統

有效

• 申請號: 201810210066.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108445800B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 何小斌;謝偉;藍建宇;楊亞紅
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 31323 上海元好知識產權代理有限公司
• 代理人: 賈慧琴

本發明公開了一種數字PCU電源系統，包含：至少三個單獨工作的FPGA控制器，其中任意一個FPGA控制器為主板FPGA控制單元；其余兩個FPGA控制器中，任意一個FPGA控制器作為從板分流FPGA控制器，另一個FPGA控制器作為從板充放電FPGA控制器；主板FPGA控制單元、從板分流FPGA控制器和從板充放電FPGA控制器分別通過各自設有的SPI通信模塊與內數據總線SPI進行連接，使得主板FPGA控制單元、從板分流FPGA控制器和從板充放電FPGA控制器之間直接進行數據交互。本發明具有數字PCU電源系統具有可靠性高，可移植性較好，對于不同功率等級的電源系統均能適應的優點。

技術領域

本發明涉及衛星電源控制器技術領域，特別涉及一種數字PCU電源系統。

背景技術

電源系統是衛星系統中電源管理的重要部分，高頻、高效、低壓化、標準化是開關電源目前主要的發展趨勢。

在航天工業領域，電源系統的改進對提高航天器性能、延長其工作壽命起著至關重要的作用。隨著航天器性能的優化、軌道運行的多樣化和載荷的擴大化，對航天器電源系統的管理配置、故障檢測與保護等技術都提出了更高的要求。電源系統不僅要滿足不同等級的輸出電壓，而且要求輸出電壓在一定范圍內可調，并具有復雜的保護和管理邏輯。

目前，在電源系統中所使用的功率器件價格較貴，其控制電路也比較復雜，另外電源負載一般都是大量的集成化程度很高的器件，而這些器件一般耐受電、熱、沖擊能力較差。

由于電源系統的保護應兼顧本身和負載的安全。因此，在現有技術中，通過在電源系統中增加了保護電路以實現上述目的，但是，此舉勢必會導致電源系統中的電子器件的增加，而增加的電子器件又會影響電源系統的可靠性。當前模擬電源控制器難以滿足載荷的應用需求變化，導致電源系統龐大復雜或是需要較長的定制生產周期。

當今應用于航天電源系統領域的系統控制構架為“模擬控制+數字管理”的集成式構架，采用大量的分立式器件來進行參數設置，無法同時兼顧寬電壓范圍輸入的轉換，固化后無法對上述參數設置進行更改。

發明內容

本發明的目的是提供一種數字PCU電源系統，其采用“主板+從板”的三域控制構架模式：主板和從板均為單獨的工作單元，主從板分別有自己的FPGA芯片，各司其職；從板受主板控制，從板向主板反饋工作狀態數據，以達到主板對從板的全線控制。從而使得數字PCU電源系統能夠配置輸出可編程、動態響應好與控制精度高等特性、自主進行電源管理的智能化控制。

為了實現以上目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種數字PCU電源系統，包含：至少三個單獨工作的FPGA控制器，其中任意一個所述FPGA控制器為主板FPGA控制單元；其余兩個所述FPGA控制器中，任意一個所述FPGA控制器作為從板分流FPGA控制器，另一個所述FPGA控制器作為從板充放電FPGA控制器；所述主板FPGA控制單元、從板分流FPGA控制器和從板充放電FPGA控制器分別通過各自設有的SPI通信模塊與內數據總線SPI進行連接，使得所述主板FPGA控制單元、從板分流FPGA控制器和從板充放電FPGA控制器之間直接進行數據交互。

優選地，所述主板FPGA控制單元采集母線電壓，并將該母線電壓與預設母線電壓比較輸出MEA信號；所述主板FPGA控制單元采集蓄電池的電壓電流，并將該蓄電池的電壓電流與預設蓄電池的電壓電流比較輸出BEA信號；所述從板分流FPGA控制器接收所述MEA信號，將其與預設的工作范圍進行比較，判斷所述電源系統所處的工作模式，并根據該工作模式決定是否進行分流操作。所述從板分流FPGA控制器接收所述MEA信號，將其與預設的工作范圍進行比較，判斷所述電源系統所處的工作模式，并根據該工作模式決定是否進行分流操作。

所述從板充放電FPGA控制器接收所述MEA和BEA信號，將所述MEA信號與預設的工作范圍進行比較，判斷所述電源系統所處的工作模式，并根據該工作模式以及所述BEA信號決定對蓄電池進行充電或放電操作。