[發明專利]一種混合電源系統及其配置方法

有效

• 申請號: 202211044222.4
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115133636B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 賀樂和;吳興貴;賀一雄;張勇平;帥建軍
• 申請（專利權）人: 長沙天儀空間科技研究院有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J7/35;H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 羅延紅

本發明涉及一種混合電源系統及其配置方法。混合電源系統至少包括太陽能發電模塊、儲能電池組、超級電容以及管理單元。管理單元配置為：在太陽能發電模塊的發電功率或負載的用電功率出現變化的情況下，至少獲取電源系統的電參數，并基于電參數控制電源系統的工作模式。電參數至少包括儲能電池組和/或超級電容的電壓值和電流值。本發明通過獲取電源系統的電參數結合觸發控制和預測控制，調節儲能電池組和/或超級電容的供電狀態，以使得電源系統能夠對電網內的太陽能發電模塊和負載的各種變化實現快速動態響應，實現功率平衡，保證母線電壓穩定。

技術領域

本發明涉及衛星供電技術領域，尤其涉及一種混合電源系統及其配置方法。

背景技術

目前絕大多數的人造衛星均使用太陽能作為能源，由于受到環境的影響，尤其是太陽光照的影響，太陽能發電具有間歇性，而且衛星電網中的負載也因為時間因素和外界因素時刻發生變換，因此衛星上通常會安裝儲能系統，儲能系統在發電量充沛時存儲電能，在發電量緊缺時釋放電能用以平衡衛星電網中可再生能源發電與負載之間的功率失配，從而穩定母線電壓。隨著混合電源系統在衛星上的大量使用，針對衛星電源能量管理的研究也日漸增加。針對非線性系統魯棒性不足，動態響應差，并且存在無法引入邊界條件的缺陷，現有技術多利用線性控制方法。線性控制方法需要進行實時在線預測和優化，涉及大量的矩陣運算，導致其對于計算資源的需求苛刻，計算負擔沉重。

公開號為CN105140984A的中國專利申請，公開了一種衛星用鋰離子蓄電池組電源分系統的自主管理系統，包括在軌管理模塊、應急保護模塊、均衡控制模塊以及下位機模塊，在軌管理模塊用于防止鋰離子蓄電池組過分充電；應急保護模塊用于防止鋰離子蓄電池組過分放電；均衡控制模塊用于均衡鋰離子蓄電池組中各個鋰離子蓄電池單體之間的電壓；下位機模塊用于對鋰離子蓄電池組中各個鋰離子蓄電池單體的電壓進行采樣和比較。通過對蓄電池組的充放電進行調節控制以及對太陽電池陣輸出的多余功率的分流進行調節，完成電源分系統的變換控制，保持母線和各分系統供電的穩定，滿足衛星上各負載的供配電要求。

公開號為CN112865242A的中國專利申請，公開了一種衛星電源系統多能源互聯供電能量控制系統及方法，包括：用于母線供電的多能源互聯供電裝置、用于一體化管理各供電裝置子模塊的功率分配與充/放電控制的多能源互聯能量管理裝置和用于對多能源互聯供電裝置子模塊進行低溫冷啟動預熱與高溫散熱控制的衛星電源熱管理裝置。該發明通過將分布式控制技術與分級監督管理技術進行融合運用、建立基于協同控制規則與模糊邏輯算法的多能源互聯供電的能量綜合管理方法，以提高在軌衛星電源系統的使用壽命、可靠性和魯棒性。

針對現有技術之不足，本發明提供了一種混合電源系統及其配置方法，通過觸發式的能量管理策略，以提升衛星電網的能量管理性能，該電源系統在保證衛星電網的有效運行的同時，通過設計合理的觸發條件能夠快速動態響應衛星電網內的光伏和負載的各種變化，實現功率平衡，保證母線的電壓穩定，同時避免了非必要運算和控制動作，從而減少運算資源需求和開關損耗。

此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于申請人做出本發明時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本發明不具備這些現有技術的特征，相反本發明已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在背景技術中增加相關現有技術之權利。

發明內容

本發明提供一種混合電源系統，至少包括太陽能發電模塊、儲能電池組、超級電容以及管理單元。所述管理單元配置為：在所述太陽能發電模塊的發電功率或負載的用電功率出現變化的情況下，至少獲取所述電源系統的電參數，并基于所述電參數調整所述電源系統的工作模式。所述電參數至少包括所述儲能電池組和/或所述超級電容的電壓值和電流值。

優選地，本發明通過獲取所述電源系統的電參數結合觸發控制和預測控制，對所述儲能電池組和/或所述超級電容的供電狀態進行調節，使得所述電源系統能夠對電網內的太陽能發電模塊和負載的各種變化實現快速動態響應，實現功率平衡，保證母線電壓穩定。