[發明專利]一種用于微衛星的分布式低壓母線供配電系統

在審

• 申請號: 202210685279.6
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115051454A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 常正勇;韓獻堂
• 申請（專利權）人: 北京鈞天航宇技術有限公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;G05F1/67;H02J7/00;H02J3/38;H02H7/26
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 鐘延珍

本發明公開了一種用于微衛星的分布式低壓母線供配電系統，包括模塊化太陽電池陣、小功率MPPT模塊、高比能蓄電池組、配電器模塊和母線匯流排，本發明將配電系統與電源系統相融合，形成衛星的供配電單元，以此構建供配電系統；具有體積小、重量輕、可自散熱、接口標準化、成本低等優點，可以批量生產，快速靈活部署；逐級的分列形成分布式供電結構并串聯一個隔離二極管，與并聯一個旁路二極管，增強了太陽電池陣的可靠性；通過熱傳導組件連接衛星結構，使得高比能蓄電池組工作環境溫度力求保證在0～30℃的范圍內；通過配電器內設置二次電源變換和配電開關，采用熱備份增加了可靠性，達到穩定輸出二次電源的目的。

技術領域

本發明屬于衛星電源系統技術領域，特別涉及一種用于微衛星的分布式低壓母線供配電系統。

背景技術

衛星平臺按照質量從小到大進行劃分可以分為飛衛星、皮衛星、納衛星、微衛星、小衛星、中衛星、大衛星等幾種類型，可以執行不同的任務，運行壽命從幾天到十幾年。其中質量為10kg～100kg的衛星稱為微衛星平臺，是太空科技中出現的有明確用途的新一代衛星。其特點是：新技術含量高、研制周期短(一年左右)、研制經費低(數千萬人民幣量級)，且可以進一步組網，以分布式的星座形成“虛擬大衛星”。與以往的大衛星相比，微衛星具有很多優勢，如微衛星重量輕、體積小，再加上批量生產，生產成本低；可以用小型火箭發射，或作為大型火箭的輔助載荷發射，發射成本低；能從戰斗機甚至氣球上發射，或利用地(水)面火炮發射，可以滿足快速反應的需求，近年來得到國家支持，其發展勢頭迅猛。

電源分系統是衛星平臺的心臟，對于微衛星平臺亦不例外，電源分系統是微衛星平臺的最重要的分系統之一。一般的，微衛星平臺的功率需求都不大，小的幾十瓦，大的幾百上前瓦，因此其電源系統的架構一般遵從簡單化設計，平臺母線電壓一般也選擇低壓母線，隨著微衛星的快速發展，微衛星功率需求逐漸增大，傳統的并聯分流型微衛星電源系統的架構的缺點已經顯現出來。

一般的微衛星電源系統(PCU)采用直接能量傳輸(DET)的半調節母線架構，這種拓撲結構主要包含調節太陽陣輸出分流器和蓄電池組，其中蓄電池組直接掛載母線。其優點是拓撲簡單、傳輸效率高，其缺點是由分流電路分流多余能量，能量利用率相對較低；另外，由于微衛星的電源系統功率相對較小，一般的將配電系統與電源系統相融合，形成衛星的供配電單元(PCDU)，以此構建供配電系統。

為了進一步提高能源利用率，本專利采用峰值功率跟蹤(MPPT)方式構建了一種用于微衛星的分布式低壓母線供配電系統，將太陽陣工作點與母線電壓解耦，使太陽電池陣在任意負載變換及環境變化下均能工作在最大功率點，把太陽能電池陣輸出功率全部發揮出來，滿足微衛星電源系統功率增大和輕量化的發展需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于微衛星的分布式低壓母線供配電系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于微衛星的分布式低壓母線供配電系統，包括模塊化太陽電池陣、小功率MPPT模塊、高比能蓄電池組、配電器模塊和母線匯流排，所述母線匯流排為兩條紫銅帶，所述母線匯流排分布有連接螺紋接口與插接間，所述模塊化太陽電池陣與小功率MPPT模塊串聯構成供電模塊，所述供電模塊、高比能蓄電池組、配電器模塊分別通過螺栓或接插件接入母線匯流排。

優選的，所述模塊化太陽電池陣的總功率為320W，所述模塊化太陽電池陣的展開面積為1.65m²，所述模塊化太陽電池陣由四塊電池分陣組成，每個所述電池分陣由四個子單元并聯組成，所述分陣通過串聯小功率MPPT模塊后接入母線，每個所述子單元均串聯一個隔離二極管構成獨立構件，所述獨立構件進行并聯，所述每個子單元由N個太陽電池單體串聯組成，每個所述太陽電池單體均并聯一個旁路二極管。

優選的，所述小功率MPPT模塊為標稱功率100W，所述小功率MPPT模塊瞬時最大功率200W，所述小功率MPPT模塊串聯電池分陣，所述MPPT模塊為標準模塊。