[發明專利]一種宇航用脈沖負載電源工作模式分析方法和系統

有效

• 申請號: 201911014200.1
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110783982B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李小春;徐剛;呂鋒;武騰;李后春;劉高鋒;鄒元威
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種宇航用脈沖負載電源工作模式分析方法，其特征在于，包括：

根據脈沖負載的參數信息，確定宇航用脈沖負載電源的工作模式；其中，宇航用脈沖負載電源的工作模式，包括：恒流充電工作模式、先恒流充電后恒壓充電工作模式和恒壓充電工作模式；當根據脈沖負載的參數信息確定脈沖負載的負載電阻R₁滿足：R₁＝0時，宇航用脈沖負載電源的工作模式為恒流充電工作模式；當根據脈沖負載的參數信息確定脈沖負載的負載電阻R₁滿足：時，宇航用脈沖負載電源的工作模式為先恒流充電后恒壓充電工作模式；當根據脈沖負載的參數信息確定脈沖負載的負載電阻R₁滿足：時，宇航用脈沖負載電源的工作模式為恒壓充電工作模式；ΔU_C表示脈沖負載的負載電容C₁放電前后的壓差，ΔU_C＝|U_C前-U_C后|，U_C前U_C后，U_C前表示負載電容C₁放電前的電容電壓，U_C后表示負載電容C₁放電后的電容電壓；V_u表示穩態時宇航用脈沖負載電源的母線電壓；I_限表示宇航用脈沖負載電源的限流值；

對不同工作模式下使負載正常工作所需的宇航用脈沖負載電源的母線電壓值、限流值、充電時間和充電電流進行分析，確定宇航用脈沖負載電源的母線電壓設計指標和限流設計指標，包括：

當宇航用脈沖負載電源的當前工作模式為恒流充電工作模式時，有：

已知載荷端的如下信息：

R₁＝0，負載電容C₁的容值，負載電容C₁放電前后的壓差ΔU_C的壓差值，載荷脈沖周期T的周期值，U_C前＝每個脈沖周期開始時所需的電壓值；

根據已知的載荷端信息，確定：

a、宇航用脈沖負載電源的母線電壓值：

R₁＝0，則加載在負載電容C₁上的電壓即為宇航用脈沖負載電源的母線電壓值；

故確定宇航用脈沖負載電源的母線電壓設計指標V_u設滿足：

V_u設＝U_C前

b、限流值及充電時間：

在恒流充電時間Δt內，恒流充電電流值為I_限且與Δt滿足：

Δt＜T

恒流充電結束后，充電電流變為0，無恒壓充電時間；

當宇航用脈沖負載電源的當前工作模式為先恒流充電后恒壓充電工作模式時，有：

已知載荷端的如下信息：

負載電容C₁的容值，負載電容C₁放電前后的壓差ΔU_C的壓差值，載荷脈沖周期T的周期值；其中，T＝T₁+T₂，T₁表示恒流充電時間，T₂表示恒壓充電時間；

根據已知的載荷端信息，確定：

a、限流值：

取：

T₁＝0.3T～0.6T···(1)

V_u＝U_C前···(2)

根據式(1)和式(2)，通過如下式(3)和式(4)，依次計算得到宇航用脈沖負載電源的限流值I_限和脈沖周期開始時負載電容C₁上的電壓V_s：

其中，ε表示母線調節時的電壓超調量，V_s≤U_C前；

根據計算得到的脈沖周期開始時加載在負載電容C₁上的電壓V_s，通過如下式(5)，計算得到載荷脈沖周期結束時的末期充電電流I_末：

I_末＝(V_u-V_s)/R₁···(5)

b、宇航用脈沖負載電源的母線電壓值：

根據計算得到的載荷脈沖周期結束時的末期充電電流I_末，確定：

V_u設＝U_C前+R₁*I_末

c、充電時間：

通過如下式(6)，計算恒流充電時間T₁：

在恒流充電時間內，充電電流值為脈沖負載電源的限流值；

在恒壓充電時間內，充電電流呈指數下降；

當宇航用脈沖負載電源的當前工作模式為恒壓充電工作模式時，已知載荷端的如下信息：負載電容C₁的容值，負載電容C₁放電前后的壓差ΔU_C的壓差值，載荷脈沖周期T的周期值，U_C前＝每個脈沖周期開始時所需的電壓值；

根據已知的載荷端信息，確定：

a、宇航用脈沖負載電源的母線電壓值

通過如下式(7)，計算宇航用脈沖負載電源的母線電壓設計指標V_u設：

b、限流值：

限流設計指標I_設滿足：

c、充電時間：

整個載荷脈沖周期T均處于恒壓充電狀態。