[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于負(fù)載特性的航天器地面供電安全報(bào)警及處理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011150125.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112332411B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付大偉;陳忠貴;劉鶴;楊東;尹溶森;任忠;陳世杰;胡琳;趙峰;閆旭;誾夢(mèng)楠;張?jiān)?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/00;H02J13/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

1.一種基于負(fù)載特性的航天器地面供電安全報(bào)警及處理系統(tǒng)，其特征在于由數(shù)據(jù)采集模塊、邏輯判斷模塊、預(yù)警及故障處理模塊和地面電源模塊組成，其中：

數(shù)據(jù)采集模塊用于實(shí)時(shí)采集航天器母線(xiàn)電壓、航天器母線(xiàn)電流、地面電源最大輸出功率和指令類(lèi)型標(biāo)志，并輸出至邏輯判斷模塊；

邏輯判斷模塊用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前航天器地面供電安全狀態(tài)，并將判斷結(jié)果輸出至預(yù)警及故障處理模塊；所述邏輯判斷模塊用于接收數(shù)據(jù)采集模塊輸出的航天器母線(xiàn)電壓V_bus、航天器母線(xiàn)電流I_bus、地面電源最大輸出功率P_max和指令類(lèi)型標(biāo)志，并根據(jù)接收到的航天器母線(xiàn)電壓V_bus、航天器母線(xiàn)電流I_bus、地面電源最大輸出功率P_max和指令類(lèi)型標(biāo)志判斷當(dāng)前航天器地面供電安全狀態(tài)，并將判斷結(jié)果輸出至預(yù)警及故障處理模塊；邏輯判斷模塊判斷當(dāng)前地面供電安全狀態(tài)的方法，步驟包括：

（1）當(dāng)指令類(lèi)型為負(fù)載加電指令時(shí)，在航天器執(zhí)行該負(fù)載加電指令前，根據(jù)負(fù)載預(yù)期功率P_load，計(jì)算航天器執(zhí)行該負(fù)載加電指令后的冗余功率ΔP；

若冗余功率ΔP大于或等于冗余功率閾值ΔP_min，則航天器執(zhí)行該負(fù)載加電指令，并計(jì)算負(fù)載實(shí)際功率P_load^’；若誤差功率大于誤差上限ΔP_error，則說(shuō)明負(fù)載實(shí)際功率與負(fù)載預(yù)期功率不一致，生成負(fù)載用電健康度異常的報(bào)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)1；若誤差功率不大于誤差上限，則說(shuō)明負(fù)載實(shí)際功率與負(fù)載預(yù)期功率一致，認(rèn)為負(fù)載用電健康；負(fù)載實(shí)際功率是指執(zhí)行負(fù)載加電指令后的航天器功率與執(zhí)行負(fù)載加電指令前的航天器功率之差；誤差功率是負(fù)載實(shí)際功率與負(fù)載預(yù)期功率差值的絕對(duì)值；若冗余功率小于冗余功率閾值，則生成母線(xiàn)供電能力預(yù)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)2；

當(dāng)指令類(lèi)型為非負(fù)載加電指令時(shí)，不進(jìn)行處理；

（2）計(jì)算母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus，判斷母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus是否超過(guò)電流躍變輕度報(bào)警上限ΔI_max1；若母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus未超過(guò)電流躍變輕度報(bào)警上限ΔI_max1，則不處理；若母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus超過(guò)電流躍變輕度報(bào)警上限ΔI_max1，但不超過(guò)電流躍變重度報(bào)警上限ΔI_max2，則生成母線(xiàn)電流躍變輕度報(bào)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)3；若母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus超過(guò)電流躍變重度報(bào)警上限ΔI_max2，且當(dāng)前母線(xiàn)電壓V_bus高于母線(xiàn)電壓下限V_min，則生成母線(xiàn)電流躍變重度報(bào)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)4；若母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus超過(guò)電流躍變重度報(bào)警上限ΔI_max2，且當(dāng)前母線(xiàn)電壓不高于母線(xiàn)電壓下限V_min，則生成母線(xiàn)短路故障報(bào)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)5；母線(xiàn)電流躍變值ΔI_bus是指航天器母線(xiàn)電流當(dāng)前值與上一采樣值的差值的絕對(duì)值；

（3）判斷航天器母線(xiàn)電壓V_bus是否高于母線(xiàn)電壓上限V_max，若航天器母線(xiàn)電壓V_bus不高于母線(xiàn)電壓上限V_max，則無(wú)需處理；若航天器母線(xiàn)電壓V_bus高于母線(xiàn)電壓上限V_max，則判斷蓄電池放電電流狀態(tài)；若蓄電池放電電流I_discharge大于0，則生成蓄電池供電過(guò)壓報(bào)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)6；若蓄電池放電電流I_discharge不大于0，則生成地面供電過(guò)壓報(bào)警信號(hào)，稱(chēng)為故障信號(hào)7；

預(yù)警及故障處理模塊用于根據(jù)邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果，生成預(yù)警及故障處理措施，并向地面電源發(fā)送故障處理措施；預(yù)警及故障處理模塊生成預(yù)警及故障處理措施的方法，步驟包括：

（1）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為負(fù)載用電健康度異常的報(bào)警信號(hào)，即發(fā)生故障信號(hào)1，則自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、負(fù)載加電指令、報(bào)警信號(hào)；

（2）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為母線(xiàn)供電能力預(yù)警信號(hào)，即發(fā)生故障信號(hào)2，則向地面電源模塊發(fā)出指令，逐次提高地面電源模塊的最大輸出功率，直至冗余功率大于冗余功率閾值，自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、最大輸出功率和報(bào)警信號(hào)；

（3）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為母線(xiàn)電流躍變輕度報(bào)警信號(hào)，即發(fā)生故障信號(hào)3，自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、母線(xiàn)電流躍變值、報(bào)警信號(hào)；

（4）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為母線(xiàn)電流躍變重度報(bào)警信號(hào)，即發(fā)生故障信號(hào)4，自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、母線(xiàn)電流躍變值、報(bào)警信號(hào)；

（5）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為母線(xiàn)短路故障報(bào)警信號(hào)，即發(fā)生故障信號(hào)5，向航天器發(fā)出指令，斷開(kāi)蓄電池放電開(kāi)關(guān)、關(guān)閉負(fù)載，向地面電源模塊發(fā)出指令，禁止輸出，自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、母線(xiàn)電流躍變值、母線(xiàn)電壓、報(bào)警信號(hào)；

（6）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為蓄電池供電過(guò)壓報(bào)警信，即發(fā)生故障信號(hào)6，向航天器發(fā)出指令，斷開(kāi)蓄電池放電開(kāi)關(guān)，自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、母線(xiàn)電壓、報(bào)警信號(hào)；

（7）若邏輯判斷模塊輸出的結(jié)果為地面供電過(guò)壓報(bào)警信號(hào)，即發(fā)生故障信號(hào)7，向地面電源模塊發(fā)出指令，調(diào)低輸出電壓，向航天器發(fā)出指令，接通蓄電池放電開(kāi)關(guān)，再向地面電源模塊發(fā)出指令，禁止輸出，自動(dòng)記錄當(dāng)前時(shí)刻、母線(xiàn)電壓、報(bào)警信號(hào)；

地面電源模塊用于根據(jù)預(yù)警及故障處理模塊的輸出結(jié)果，執(zhí)行故障處理措施。