[發明專利]一種空間太陽能電站電池板角度控制結構

在審

• 申請號: 202010186040.5
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111338389A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 魏乙;邵珠艷;張興秋;劉建康
• 申請（專利權）人: 濟寧醫學院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京東巖躍揚知識產權代理事務所(普通合伙) 11559
• 代理人: 葉平

本發明提出了一種空間太陽能電站電池板角度控制結構，其連接空間太陽能電站的主體和太陽能電池板，太陽能電站的主體在姿態調整時，空間太陽能電站電池板角度控制結構驅動太陽能電池板同步旋轉，從而太陽能電池板保持太陽光矢量方向截面積,不產生能量接收的波動。

技術領域

本發明涉及空間太陽能電站技領域，特別涉及太陽能電站電池板角度控制結構和控制方法。

背景技術

由于太空中太陽能的能量密度高、不受天氣和晝夜的影響，在太空中建造太陽能發電站是未來進行大規模太陽能發電的重要手段。然而，由于空間太陽能電站超大、超柔、長時間運行、需要高精度指向等特點，使得其動力學與控制問題成為學術界和工程界共同面臨的難題。

李慶軍等在《“空間太陽能電站及其動力學與控制研究進展”，哈爾濱工業大學學報，2018年10月》中對空間太陽能電站的軌道、姿態和結構振動的研究進展進行了介紹，在第13頁《4軌道、姿態與結構振動控制》中記載了由于太空中存在的多種攝動力和攝動力矩會使空間太陽能電站出現軌道和姿態偏差，影響其正常工作，所以必須對空間太陽能電站的軌道和姿態進行控制，在姿態方面，空間太陽能電站的姿態控制又分為發射天線的對地指向控制和太陽能電池陣列或聚光鏡的對日指向控制。

在目前階段對空間太陽能電站的電池板的姿態控制的研究較少，空間太陽能電站正在向發電、太空科研試驗、太空物理參數監測等多功能、多用途、多任務、多目的方向發展，在太陽能電站的工作狀態下，太陽能電站的主體結構的姿態調整會中斷和影響太陽能電站的電池板結構的正常工作，例如產生能量波動等，如何在太陽能電站的主體結構的姿態調整中高效、穩定的控制電池板從而穩定其工作是目前該領域需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是：提出一種空間太陽能電站電池板角度控制結構和控制方法，來解決上述問題。

一種空間太陽能電站電池板角度控制結構，其連接空間太陽能電站的主體和太陽能電池板，其特征在于，太陽能電站的主體在姿態調整時，空間太陽能電站電池板角度控制結構驅動太陽能電池板同步旋轉，從而太陽能電池板保持太陽光矢量方向截面積。

空間太陽能電站還包括遙感、命令天線和傳送器，并將能量通過傳送器無線的方式傳回地球。

還包括驅動電機，驅動電機的電機軸通過齒型帶與太陽能電池板的主軸相連，電機軸的端部連接有磁性轉子，磁性轉子與檢測定子配合，檢測電機軸的旋轉相位；主軸圓周外側還設有磁點，主體在磁點相應位置上設有霍爾開關，其用于在主軸位于相對于主體的預定的位置時提供指示信號；霍爾開關為永久磁鐵，在檢測到磁點的磁場時提供指示信號；預定義主軸相對于主體的旋轉起始點，及預定義起始點對應的角度；每次激勵霍爾開關，磁點的角位置與磁性轉子的角位置相關聯，磁點旋轉周期與相位與磁性轉子均不同，霍爾開關的位置指示信號和檢測定子的位置檢測信號的每個組合對應于主軸的唯一的角位置，每組組合數據預先存儲在航天器控制處理器的隨機訪問存儲器中。

檢測定子用于確定磁性轉子的旋轉位置，磁性轉子為條型磁鐵，且其磁場N極和S極分別位于電機軸的兩端，并且相對于旋轉軸線產生可旋轉地非對稱磁場，檢測定子與磁性轉子相臨表面設置多組霍爾傳感器組，每一組霍爾傳感器組包括兩個霍爾傳感器并相位相隔度，兩個霍爾傳感器的連線與磁性轉子產生的磁場平行并與旋轉軸線垂直，兩個霍爾傳感器同時產生的磁檢測信號共同來確定磁性轉子的位置。

霍爾開關被施加通過電壓放大器放大后的電壓，并對與主軸的旋轉對應的磁點激發的磁場強度的進行檢測，將具有與所檢測的磁場強度對應的電壓值的電壓信號輸出，電壓信號再次進行放大，并將電壓值輸出給航天器控制處理器的信號處理機構，信號處理機構取得電壓信號后進行A/D轉換，信號處理后向航天器控制處理器輸出主軸的角位置信號。

磁點為多個，相應的主軸上的霍爾開關也為多個，航天器控制處理器根據多個霍爾開關的信息綜合處理主軸的角位置信號。