[發明專利]一種太陽電池陣開關分流調節電路及基于其的調節方法

有效

• 申請號: 201911334511.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111030077B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 魯偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02M3/20;H02M1/08
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 李瀟

一種太陽電池陣開關分流調節電路及基于其的調節方法，所述太陽電池陣開關分流調節電路包括：太陽能電池陣、功率開關管、繼電器、功率二極管、功率開關管硬件控制電路、繼電器硬件控制電路和負載。本申請提供的一種太陽電池陣開關分流調節電路及基于其的調節方法，適用于高可靠航天器電源系統太陽電池陣的功率調節，具有防太陽電池陣功率損失的優點，尤其適用于對電能供應緊張、可靠性要求高的航天器。

技術領域

本發明屬于航天器電源技術領域，具體涉及一種太陽電池陣開關分流調節電路及基于其的調節方法。

背景技術

目前國內外絕大部分航天器均采用太陽電池陣作為能量來源。太陽電池陣輸出功率通過調節生成母線電壓，供航天器平臺及有效載荷用電。

太陽電池陣的功率調節技術主要包括線性分流調節、開關分流調節、最大功率點跟蹤調節3種形式。其中，開關分流調節由于電路簡單、變換效率較高、控制復雜度低等諸多優點得到了廣泛的應用，是目前航天器太陽電池陣功率調節的主要方式。

開關分流調節采用控制太陽電池陣對地短路或對母線直供的方式實現母線電壓調節。在母線電壓高于設定值時，開關分流調節電路的功率開關管導通，太陽電池陣對地短路，母線電壓降低；在母線電壓低于設定值時，開關分流調節電路的功率開關管斷開，太陽電池陣直供母線，母線電壓升高。通過對開關分流調節電路功率開關管的控制，可實現母線電壓穩定于設定值。

傳統的開關分流調節電路的功率開關管發生短路故障時，功率開關管的工作狀態不受母線電壓控制，一直對地短路，將造成太陽電池陣功率損失，不利用航天器電源系統的能量平衡。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種太陽電池陣開關分流調節電路，包括：太陽能電池陣、功率開關管、繼電器、功率二極管、功率開關管硬件控制電路、繼電器硬件控制電路和負載，所述太陽能電池陣第一端分別與所述功率開關管集電極和所述功率二極管陽極連接而第二端分別與所述繼電器第一端和所述負載第一端連接，所述功率開關管發射極與所述繼電器第二端連接而基極與所述功率開關管硬件控制電路第一端連接，所述功率二極管陰極分別與所述功率開關管硬件控制電路第二端、所述繼電器硬件控制電路第一端和所述負載第二端連接，所述繼電器硬件控制電路第二端與所述繼電器連接以控制其通斷；

其中，當所述繼電器硬件控制電路檢測到所述負載電壓低于預設值時，所述繼電器硬件控制電路控制所述繼電器斷開，以使所述負載電壓上升并保持在預設電壓范圍內。

優選地，還包括：母線電容，所述母線電容與所述負載并聯。

優選地，還包括：母線電壓采集電路，所述母線電壓采集電路第一端與所述功率二極管陰極連接而第二端分別與所述功率開關管硬件控制電路第二端和所述繼電器硬件控制電路第一端連接。

優選地，所述功率二極管包括隔離二極管。

優選地，所述功率開關管硬件控制電路包括：電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、比較器U1、三極管Q1和三極管Q2，其中，所述電阻R1第一端連接第一基準電壓而第二端連接所述比較器U1的負極輸入端，所述電阻R2的第一端連接母線電壓采集端而第二端連接所述比較器U1的正極輸入端，所述電阻R3第一端連接所述比較器U1的正極輸入端而第二端連接所述比較器U1的輸出端，所述比較器U1的負極輸入端連接第一正電位而正極輸入端接地，所述三極管Q1和所述三極管Q2的基極連接所述比較器U1的輸出端，所述三極管Q1的集電極連接所述第一正電位而發射極連接所述電阻R4第一端，所述三極管Q2的集電極接地而發射極連接所述電阻R4第一端，所述電阻R4第二端連接所述功率二極管的基極。