[發明專利]一種電源控制器分組冷備數字控制系統

有效

• 申請號: 202111544606.8
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114313316B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 王超;韓悅;劉錫洋;陳紅;侯學龍;孫驥龍;朱洪雨
• 申請（專利權）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號: B64G1/42
• 分類號: B64G1/42;B64G1/44
• 代理公司: 深圳市添源創鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 陳華興

本發明提供了一種電源控制器分組冷備數字控制系統，包括：若干個數字控制單元PMU，所述PMU負責2路BCDR單元和3路S3R單元的功率調節；所述PMU包括PSR數字控制器、表決器、DMEA、DBCM1、DBCM2驅動單元；其中，所述數字控制單元為冷備設計，第一數字控制單元PMUi_R和第二數字控制單元PMUi_N互為冷備份，具有各自獨立的輔助源。本發明實現了高度靈活的S3R架構衛星電源控制器全數字化設計，單個數字控制器可實現VMEA_D_O、VBCM_D_O、VMEA_D、VBCM_D計算、投票、表決和PSR數字控制，多路S3R單元和多路BCDR單元的閉環控制及遙測遙控，提高了電路集成度。在控制器切換過程中該子系統功率輸出中斷時間段內，母線誤差放大器會調度其他子系統維持母線電壓恒定，從而保證整機功率輸出連續性。

技術領域

本發明涉及衛星大功率全調節母線電源控制器技術領域，尤其涉及一種電源控制器順序分流調節控制系統。

背景技術

電源控制器PCU是衛星供電的唯一來源，無論衛星處于光照區還是地影區，功率調節系統都使母線電壓恒定在某一恒定值。圖1為PCU功能框圖，由母線誤差放大器M對電源進行統一管理。S3R為分流調節器，充放電調節單元BCDR為雙向功率變換器，當太陽電池陣SA的輸出功率滿足不了負載需要時，母線電壓由充放電調節單元BCDR通過放電電流進行調節，向輸出母線提供功率；當太陽電池陣的輸出功率大于負載需要但滿足不了預先設置的電池組充電電流的要求時，母線電壓由充放電調節單元BCDR通過充電電流進行調節，對蓄電池BAT充電；當太陽電池陣的輸出功率大于負載和充電電流的需要時，母線電壓由分流調節器S3R來調節。由M對BCDR，S3R進行調度，達到穩定母線電壓的目的。

母線誤差放大器M的工作原理如圖2所示：

(1)M單元采集母線電壓與參考值之間的誤差，經過PID運算形成VMEA信號，如圖2所示，VMEA信號被映射為三個域對母線電壓進行調節，VMEA隨負載電流I_Load增加而減小；

(2)當I_Load較小時，VMEA處于SUN域，SA的輸出功率大于負載和充電電流的需要，BCDR處于充電模式，以最大電流給蓄電池充電，由S3R調節母線電壓。

(3)隨著I_Load增加，當SA的輸出功率大于負載需要但滿足不了預先設置的電池組最大充電電流的要求，VMEA進入BCR域，由BCDR通過充電電流調節母線電壓。

(4)隨著I_Load繼續增加，當SA的輸出功率滿足不了負載需要時，VMEA進入BDR域，由BCDR通過放電電流調節母線電壓。

圖2中，各BCDR模塊和S3R單元均可等效為壓控電流源，多個BCDR模塊通過并聯方式調節母線電壓，而多個S3R單元采用順序分流方式調節母線：

(1)假設共N路S3R單元，VMEA在SUN域被等間距設置LREF_1至LREF_N共N個參考電壓分別對應N路S3R單元。

(2)各S3R單元采用滯回控制，以第i路S3R為例，當VMEA大于LREF_i+ΔV時，S1開關導通使SA_i對地分流；當VMEA小于LREF_i-ΔV時，S1開關斷開使SA_i對母線供電。

(3)當VMEA處于SUN域時，參考電壓高于VMEA的S3R單元處于供電狀態，參考電壓低于VMEA的S3R單元處于分流狀態，受滯回區間設計和負載電流決定，SUN域一般僅有1路S3R單元處于開關調節狀態。

數字控制技術在工業電源領域已得到廣泛應用，相對于模擬控制技術，具有高度的靈活性。在宇航電源領域，數字控制技術對于提高產品電路集成度，減少硬件調試點、提高生產效率，提高模塊一致性、減少參數漂移對產品特性的影響具有重要意義。此外，采用數字控制技術還有利于監測產品健康狀態，實現產品智能化的設計。

發明內容