[發明專利]一種恒壓型航天器無線傳能系統及其方法

在審

• 申請號: 201810359045.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108565949A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 馬亮;劉治鋼;張曉峰;朱立穎;石海平;張文佳;杜青;藺祥宇;白帆
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J50/12;H02J7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種恒壓型航天器無線傳能系統及其方法，其中，該系統包括：太陽電池陣、電壓調節單元、邏輯與控制單元，磁耦合無線傳能發送端和磁耦合無線傳能接收端；其中，太陽電池陣將太陽能轉換為電壓不穩定的電能；電壓調節單元將電壓不穩定的電能調節成所需電壓；邏輯與控制單元將數據信號經過邏輯運算后產生驅動信號，將驅動信號進行變換后驅動電壓調節單元；磁耦合無線傳能發送端將電壓調節單元調節后的可變母線上的直流電壓轉變為交流電壓；磁耦合無線傳能接收端將接收到的磁能轉變成交流電壓，然后轉變為直流電壓。本發明解決了無線傳能的使用限制，利用太陽電池陣及其電壓調節單元來滿足無線傳能對于輸入端的電壓需求，降低應用成本。

技術領域

本發明屬于航天器電源技術領域，尤其涉及一種恒壓型航天器無線傳能系統及其方法。

背景技術

能源作為在軌服務的一個重要部分，擔負著為航天器供電、擴充容量的目的。傳統的通過有線連接進行供能的方式，對于對接機構的對接精度、接插件的設計、相關保護電路的要求頗高，且一旦出現短路“打火”，輕則造成接插件內插針的融化，重則造成航天器的能源短路，任務失敗。

磁耦合無線傳能具有安全、可靠、無打火、對接精度要求低的優勢，成為在軌供能的理想方式。但是，目前的磁耦合無線傳能，其輸出電壓隨負載大小變化較大，使負載的使用比較受限，一般有以下幾種使用方法：

1)給蓄電池充電，由于蓄電池能夠起到箝位電壓的作用，其能適應電壓變化較大的場合。

2)無線輸出端穩壓，一般通過串聯一個寬輸入范圍的DC/DC實現。

3)調節無線發送端中逆變電路的輸入電壓以匹配負載，實現穩壓。

現有的以上幾種處理方法，都對磁耦合無線傳能的使用造成了比較大的限制，需要額外的措施才能保證在空間中進行應用。

并且太陽能作為主要的能量來源，其輸出電壓受光照強度、溫度變化、壽命衰減的影響，需要額外的調節單元才能滿足應用。若能結合磁耦合無線傳能與太陽能輸出調節的特點，將會大幅減少限制，為無線傳能提供一個廣闊的應用平臺。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種恒壓型航天器無線傳能系統及其方法，解決無線傳能的使用限制，利用太陽電池陣及其電壓調節單元來滿足無線傳能對于輸入端的電壓需求，降低應用成本。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：根據本發明的一個方面，提供了一種恒壓型航天器無線傳能系統，包括：太陽電池陣、電壓調節單元、邏輯與控制單元，磁耦合無線傳能發送端和磁耦合無線傳能接收端；其中，所述太陽電池陣用于將太陽能轉換為電壓不穩定的電能，并將電壓不穩定的電能傳輸給所述電壓調節單元；所述電壓調節單元將電壓不穩定的電能通過內部的升降壓拓撲調節成所需電壓，將所需電壓通過可變母線傳輸給所述磁耦合無線傳能發送端；所述邏輯與控制單元采集數據信號，將數據信號經過邏輯運算后產生驅動信號，將驅動信號進行變換后傳遞到所述電壓調節單元，驅動其工作；磁耦合無線傳能發送端將電壓調節單元調節后的可變母線上的直流電壓轉變為交流電壓，然后將交流電壓轉變成磁能傳遞給磁耦合無線傳能接收端；磁耦合無線傳能接收端將接收到的磁能轉變成交流電壓，然后將交流電壓轉變為直流電壓。

上述恒壓型航天器無線傳能系統中，所述邏輯與控制單元包括變量采集與處理模塊、控制邏輯模塊和脈沖產生驅動保護電路；其中，變量采集與處理模塊采集數據信號，并進行處理以供控制邏輯模塊進行運算；控制邏輯模塊接收到變量采集與處理模塊的數據信號后，按照預設的邏輯處理策略，實現預定的控制，并輸出相應的控制信號調節電壓調節單元內部升降壓拓撲的工作狀態；脈沖產生驅動保護電路接收到控制邏輯模塊的控制信號后，轉變成滿足要求的驅動信號去控制電壓調節單元內的開關管工作。