[發(fā)明專(zhuān)利]航天器分布式電源系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010568201.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111711256A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘丹華;唐筱;舒斌;辛利斌;金磊;涂浡;張思義;田源
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上?？臻g電源研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/34
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/34;H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發(fā)明涉及一種航天器分布式電源系統(tǒng)，包括一個(gè)并網(wǎng)控制器和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)供電單元；所述的標(biāo)準(zhǔn)供電單元具備獨(dú)立供電功能，分別通過(guò)供電電纜與并網(wǎng)控制器連接，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)供電單元在并網(wǎng)控制器內(nèi)進(jìn)行并網(wǎng)供電，提供航天器負(fù)載用電需求；并網(wǎng)控制器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)供電單元的工作狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)發(fā)生故障的標(biāo)準(zhǔn)供電單元進(jìn)行故障隔離，并對(duì)入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)供電單元進(jìn)行供電均衡控制，使得每個(gè)入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)供電單元的輸出功率均衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及航天器電源系統(tǒng)的技術(shù)和工作方法。

背景技術(shù)

電源系統(tǒng)是航天器的核心平臺(tái)系統(tǒng)之一，為航天器安全、可靠地提供所需的連續(xù)的、間斷和瞬時(shí)的電能?，F(xiàn)代航天器電源系統(tǒng)從能源獲得和利用途徑劃分，一般分為光伏電源系統(tǒng)、一次性?xún)?chǔ)能電源系統(tǒng)、燃料電池電源系統(tǒng)和核電源系統(tǒng)，其中光伏電源系統(tǒng)是大量應(yīng)用的主流電源系統(tǒng)；按照母線(xiàn)體制劃分，一般分為低壓母線(xiàn)電源系統(tǒng)(28V～30V)、中壓母線(xiàn)電源系統(tǒng)(40V～42V)和高壓母線(xiàn)電源系統(tǒng)(100V～110V)?，F(xiàn)代航天器電源系統(tǒng)有以下主要特點(diǎn)：

1、電源系統(tǒng)一般為航天器定制系統(tǒng)，每種新研航天器均要提出新的技術(shù)要求和任務(wù)要求，根據(jù)航天器用電功率大小和艙內(nèi)空間大小進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，缺乏貨架產(chǎn)品、模塊組合產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的靈活性；

2、電源系統(tǒng)為獲得最高的能量利用率(最小的能量傳遞損失)一般采用集中設(shè)計(jì)和布置設(shè)備，電源調(diào)節(jié)設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備集中布置在航天器內(nèi)儀器盤(pán)或儀器架上，集中布置在能量利用上有優(yōu)勢(shì)，但也存在著熱耗集中、質(zhì)量集中、容易受共性故障影響的劣勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天器分布式電源系統(tǒng)，能夠充分利用電源系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量特性，根據(jù)航天器總體布局的設(shè)計(jì)需求，在航天器內(nèi)各個(gè)艙段分散布置電源設(shè)備，除能提供航天器供電電能外，還可以提供艙體空間占位布局、艙體質(zhì)量特性調(diào)整功能，滿(mǎn)足整器布局需求和質(zhì)量特性設(shè)計(jì)需求。

本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：一種航天器分布式電源系統(tǒng)，包括一個(gè)并網(wǎng)控制器和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)供電單元；所述的標(biāo)準(zhǔn)供電單元具備獨(dú)立供電功能，分別通過(guò)供電電纜與并網(wǎng)控制器連接，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)供電單元在并網(wǎng)控制器內(nèi)進(jìn)行并網(wǎng)供電，提供航天器負(fù)載用電需求；并網(wǎng)控制器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)供電單元的工作狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)發(fā)生故障的標(biāo)準(zhǔn)供電單元進(jìn)行故障隔離，并對(duì)入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)供電單元進(jìn)行供電均衡控制，使得每個(gè)入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)供電單元的輸出功率均衡。

優(yōu)選的，所述的標(biāo)準(zhǔn)供電單元的額定輸出功率按照型普化進(jìn)行配置，提供典型步長(zhǎng)的功率輸出能力。

優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)供電單元的母線(xiàn)體制按照型普化進(jìn)行配置，提供低壓母線(xiàn)輸出、中壓母線(xiàn)輸出和高壓母線(xiàn)輸出能力。

優(yōu)選的，所述的標(biāo)準(zhǔn)供電單元兼容儲(chǔ)能蓄電池模塊，提供鋰離子蓄電池組、鎘鎳蓄電池組、鋅銀蓄電池組的不同配置能力。

優(yōu)選的，所述的供電均衡控制步驟如下：

分別采用入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)供電單元的供電電流，假設(shè)入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)供電單元為n個(gè)，則對(duì)采集的n路供電電流進(jìn)行均流處理，產(chǎn)生n組均流控制信號(hào)，根據(jù)n組均流控制信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閉環(huán)控制，得到n組控制信號(hào)控制標(biāo)準(zhǔn)供電單元的輸出電壓。

優(yōu)選的，所述的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閉環(huán)控制在母線(xiàn)電壓低于設(shè)定值V_f時(shí)，調(diào)節(jié)儲(chǔ)能蓄電池模塊進(jìn)行升壓或者降壓放電，將母線(xiàn)電壓穩(wěn)定在V_f±ΔV范圍內(nèi)，V_f與ΔV根據(jù)負(fù)載用戶(hù)的需求設(shè)定；在母線(xiàn)電壓高于設(shè)定值V_c時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能蓄電池模塊進(jìn)行充電；所述的V_c＞V_f。

優(yōu)選的，對(duì)于停靠空間站的航天器，由并網(wǎng)控制器提供充電電能，用于為標(biāo)準(zhǔn)供電單元內(nèi)的儲(chǔ)能蓄電池模塊補(bǔ)充充電，以利于長(zhǎng)期在軌任務(wù)的循環(huán)使用。

優(yōu)選的，充電電能的能量來(lái)源包括但不限于空間站的并網(wǎng)電能，或者來(lái)自于航天器自身的太陽(yáng)電池翼充電電能。