[發明專利]一種衛星用電源系統MPPT控制裝置及方法

有效

• 申請號: 202010163476.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111414036B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 謝偉;靳洋;藍建宇;何小斌;夏晨泰;林志松
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;B64G1/44
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

本發明公開了一種衛星用電源系統的MPPT控制裝置及方法，所述裝置包括：太陽電池陣的輸出端與功率變換器的輸入端連接；功率變換器的輸出端分別與蓄電池和負載連接；MPPT控制電路的輸入端與太陽陣的輸出端連接；MPPT控制電路的輸出端與功率變換器連接；MPPT控制電路實時采集太陽電池陣的工作電壓和工作電流；MPPT控制電路用于根據采集到的太陽電池陣的工作電壓和工作電流選擇對應的MPPT控制電路的電壓調節系數和電流調節系數，并輸出功率變換器的輸入電壓和輸入電流，由此將功率變換器接收到的太陽電池陣的光電流和光電壓以最大轉換功率轉換成電流和電壓供給負載和/或蓄電池組。本發明實現了太陽電池陣全范圍內峰值功率精確跟蹤的目的。

技術領域

本發明涉及空間電源技術領域，特別涉及一種衛星用電源系統MPPT控制裝置及方法。

背景技術

作為衛星電源控制器的核心組成部分，衛星電源系統主要任務是衛星在太空飛行期間為整星提供高品質、高效率的連續電源，滿足衛星工作運行的功率需求。

電源分系統是衛星平臺的重要組成部分，其發展水平對提高衛星性能、延長衛星工作壽命起著關鍵作用。隨著航天器功能與性能的優化及負載容量的擴大化，對航天器電源系統的配置提出了更高的要求。大型載荷的衛星電源系統具有超大規模、超高功率、多能源綜合等特點，不僅需要實現大功率輸出，而且為了提高系統穩定性和能源效率，對功率變換器的拓撲結構及其控制策略提出了更高的要求。

由于衛星在太空中飛行過程中受環境溫度及光照強度的影響，太陽電池陣最大功率點工作電壓和工作電流會發生較大的變化，故為了提升對能源的利用效率，實現對太陽電池帆板輸出功率的最大輸出成為至關重要的手段。

峰值功率跟蹤(MPPT)方式是在太陽電池陣與蓄電池組或負載之間引入一個開關調節器，用來調節太陽電池陣的輸出功率，是一種非耗散型系統。無論是BOL，還是EOL，當航天器需要最大功率時，可以隨時跟蹤太陽電池陣的最大功率點，把太陽電池陣能夠輸出的全部功率都發揮出來。

傳統衛星平臺的峰值功率跟蹤控制算法電路有一個缺陷，只能做到在低壓大電流時或者高壓小電流時的精確峰值功率跟蹤，無法在太陽陣低壓大電流和高壓小電流的電壓電流不同范圍曲線下均實現精確的峰值功率跟蹤。例如在低壓大電流時實現了MPPT精確跟蹤，但是在高壓小電流時MPPT跟蹤效果較差，偏離太陽陣最大功率點較大，不利于能源的有效利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種衛星用電源系統MPPT控制裝置及方法，以解決傳統MPPT控制策略難以實現太陽陣全范圍內峰值功率精確跟蹤的難題。

為了解決以上問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種衛星用電源系統的MPPT控制裝置，包括：

太陽電池陣，MPPT控制電路、功率變換器、蓄電池組和負載；

所述太陽電池陣的輸出端與所述功率變換器的輸入端連接；所述功率變換器的輸出端分別與所述蓄電池和所述負載連接；

所述MPPT控制電路的輸入端與所述太陽陣的輸出端連接；所述MPPT控制電路的輸出端與所述功率變換器連接；

所述MPPT控制電路實時采集所述太陽電池陣的工作電壓和工作電流；

所述MPPT控制電路用于根據采集到的所述太陽電池陣的工作電壓和工作電流選擇對應的MPPT控制電路的電壓調節系數和電流調節系數，并輸出所述功率變換器的輸入電壓和輸入電流，由此將所述功率變換器接收到的所述太陽電池陣的光電流和光電壓以最大轉換功率轉換成電流和電壓供給所述負載和/或所述蓄電池組。

優選地，所述MPPT控制電路包括：輸入電壓采樣電路，其用于實時采集所述太陽電池陣的工作電壓V_sa；