高压大功率电源控制器研究

电源控制器是卫星一次电源子系统的关键设备,主要功能是为卫星提供一条100V全调节的稳定母线.针对高轨高压大功率的特点,电源控制器的设计在继承现有成熟技术的同时,完成了100V高精度母线全调节技术、产品轻量化、模块化工艺技术、锂离子电池的充电管理技术、在轨自主管理等关键技术的攻关,成功研制出了高轨用电源控制器,满足了工程需要.     

微小卫星公用平台低成本电源系统技术方案

针对使用SAR载荷的300 kg量级小卫星公用平台任务特点,提出一种基于最大功率点追踪(MPPT)技术的多母线电源系统供电方案.该方案通过为SAR载荷提供一条不调节母线,为卫星平台设备提供5、±12、30.5 V多条不同电压全调节母线,确保电源系统设计的比功率最优,并保证为整星可靠供电.将其推广应用到大功率脉冲载荷小卫...     

空间20kW电源控制器研究

鉴于卫星的功率随着有效载荷的需求不断增大,未来卫星电源对高效率、大功率电源控制器的需求将变得迫切。为了实现电源控制器的20 kW功率设计,采用了100 V母线体制,设计了全新的分流调节器、优化了传统蓄电池充放电调节器及基于FPGA的高集成智能管理单元。原理样机能够完成20 kW功率输出,满足未来卫星电源工程化的需求。     

空间S4R电源系统的设计与实现

采用S4R功率调节技术能降低电源系统的控制难度,并具有较高的充电效率,同时能降低PCU的质量和热功耗,是一种具有广泛应用前景的卫星电源技术。介绍了一套42 V母线S4R功率调节技术空间电源系统,对S4R功率调节系统的技术特点、设计方法和实验情况进行分析总结。     

基于MPPT技术的电源控制器工程化研究

最大功率点跟踪(MPPT)技术是空间电源技术的一个重要分支,尤其适用于深空探测和低轨道大功率卫星的电推进平台。基于MPPT技术的电源控制器的工程化研究为MPPT技术的工程应用提供了重要的技术支撑。采用顺序开关分流最大功率调节器(S3RMPR)拓扑结构,通过设计合适的电路参数,实现了MPPT母线调压控制。MPPT控制算法采用扰动观察法,以嵌入式软件的形式内置于单片机中。采用Weinberg升压器实现了高稳定度的负载母线调节。对基于MPPT技术的电源控制器的方案选择、方案设计及实验和测试情况进行了阐述。研制的工程样机可满足深空探测、电推进平台等项目的应用需求。     

空间电源系统控制技术研究

小型智能飞行机器人系统是我国第一颗机器人卫星.针对小型智能飞行机器人卫星的电源系统,阐述了当今空间电源系统控制器的新型拓扑结构及功率调节技术等新技术特点和空间电源的发展方向.在对当代空间电源系统控制技术总结分析的基础上,结合航天器电源系统未来的发展趋势,对电源系统控制器中锂离子电池组的充电管理电路和S4R功率系统调节技术的原理及工作方式进行了详细的叙述.     

适用于分布式宇航电源系统的电源控制器研究

针对传统电源控制器(PCU)空间能量利用率低、工作域切换复杂,不利于分布式电源系统构建的问题,提出一种适用于分布式宇航电源系统的电源控制器及其功率调节技术,该技术可根据光照强度、载荷变化情况以及蓄电池放电深度等对系统工作模式进行判读和处理,保证电源控制器分时处于母线恒压控制、蓄电池恒流充电控制、蓄电池恒压充电控制和最大功率跟踪控制(MPPT)四种工作模式,实现宇航电源系统的功率调节和母线控制,并研制了两台500W实验样机,结合实验结果表明电源控制器在不同情况下输出母线稳定,为分布式宇航电源系统构建提供坚实的技术基础。     

高轨大功率电源控制器的工程研制与在轨应用

针对我国大功率、长寿命卫星的应用需求,开展了高轨大功率电源控制器(PCU)的研究工作。PCU设计上采用全调节统一母线,接口上适应高效三结砷化镓太阳电池阵的结电容特性,满足高比能量锂离子蓄电池组的恒流恒压充电需求;采用模块化设计,具有母线品质好、输出功率范围宽、载荷适应能力强等优点,在地球同步轨道通信卫星、遥感卫星等领域有广泛应用前景。介绍了高轨大功率PCU的工程研制和在轨应用情况,对国产大功率PCU的设计方法、技术特点及研制情况进行了描述,结合国产大功率PCU在高分四号卫星上的应用,对在轨飞行数据进行了梳理、分析和评价。     

新型空间电源控制器的设计与实现

传统的基于S3R(sequential switching shunt regulator)功率控制技术的空间电源控制器已经在卫星中广泛应用,但随着功率控制技术和蓄电池技术的进步,人们发现基于S4R(sequential switching shunt series regulator)功率控制技术的新型电源控制器效率...     

100 V母线10 kW级电源控制装置发展初探

为了满足通信卫星的负载功率不断加大的需求,在电源系统设计上采用了高效太阳电池、高比能量蓄电池和高性能电源控制装置(PCU),同时为了降低电流传输损耗,引入了100 V高压母线体制.其中高压大功率电源控制装置是一次电源系统的核心设备,主要功能是完成太阳电池的功率调节和蓄电池的充放电控制.简述了"十五"期间国内100 V母线10 kW级电源控制装置发展概况,论述研制高压大功率电源控制装置的重点和难点.     

基于通信卫星TDMA载荷的电源控制器设计

为满足通信卫星TDMA载荷的动态性能需求,提出了一种大功率电源控制器设计方法,其功率达21.6 kW,功率可扩展,采用100 V母线体制,介绍了其工作原理、模块构成和原理样机测试情况,能够满足未来通信卫星电源工程化的需求。     

卫星电弧推进电源研究

介绍了电弧火箭推进系统,对其主要组成电弧推进电源的工作原理进行研究。电弧推进电源利用高频开关变换技术将一次母线电压转化为维持电弧电流,并在电弧形成初期提供必要的启动高压脉冲。研制的1 500 W原理样机实现了电弧推进器的引弧和维弧工作,证实了设计的可行性。     

24～42 V DC/DC汽车电源的设计

为了给汽车技术的发展提供充分的空间,汽车供电系统电压由14 V提高到42 V是必然的发展趋势。在开关电源领域,推挽电路特别适用于低压大电流输入的中小功率场合。设计了以TL494作为控制芯片,利用推挽电路和多重化技术将24 V输入电压提高到42 V输出电压的汽车电源,其最大输出功率500 W,具有过流、过载、过温等保护功能和较高的效率。该电源可以在14～42 V的过渡中发挥一定的作用。     

三种服务器电源系统的比较分析

全球输入电压范围的服务器电源系统由功率因数校正级(PFC)和DC-DC级组成。为了提高PFC级在低压输入时的效率,可以适当降低其输出电压。此时在整个输入电压范围内母线电压的变化较大,后级变换器的拓扑选择和设计就显得尤为重要。复合式全桥三电平变换器(HFB TL)的特点是功率器件电压应力低,环流能量少和输出滤波电感小,适用于宽输入电压范围。该文从器件应力,磁性元件尺寸和损耗分布三方面比较了传统的移相控制全桥变换器(PS FB)和HFB TL变换器。并与PFC级变换器组合,构成三种服务器电源的整机方案。最后研制三台原理样机,对三种整机方案均进行了实验比较。     

高功率密度单相变换器的直流有源滤波器研究

单相变换器系统会产生二次脉动功率,使直流母线电压出现二次脉动,危害整个系统。一般采用在直流侧并联大电容或LC谐振电路的方法来抑制直流母线电压的二次脉动,但增加了系统的体积和重量,功率密度较低。为提高系统的功率密度,采用了一种能量双向流动的Buck有源滤波器来抑制直流母线电压的二次脉动。推导滤波器完全补偿脉动功率时电容电压和电流方程,并在此基础上针对高压大功率场合提出双闭环无差拍加重复的控制策略。无差拍控制可提高系统阻尼,重复控制可增加稳态精度。从脉动能量存储、控制带宽两方面讨论APF的参数设计。仿真和实验证明了所提方案能显著减小直流侧滤波电容,提高系统功率密度。     

新一代通信卫星电源控制器

对新一代大容量通信卫星电源系统的组成结构和工作原理进行了介绍,论述了母线动态控制方式,介绍了模块组成、功能模块设计,并给出了21.6 kW样机测试情况,对新一代大容量通信卫星的电源系统设计具有较强的指导意义。     

低轨卫星电源系统锂离子电池组主被动混合均衡拓扑

低轨卫星电源中锂离子电池均衡系统是保障电池单体一致性,充分利用电池组容量,提高电池可靠性和循环寿命的重要部分。被动均衡技术由于结构简单、控制容易等优点,在直流母线卫星电源系统中占绝对主要地位。但是,被动均衡有热设计复杂的缺点,而且往往仅在电池充电时均衡,会导致电池单体放电深度不能得到一致控制,从而影响电池组寿命。主动均衡技术具有较高的效率和均衡速度,而且可以采用智能化的控制方法,是锂离子电池均衡技术的主流发展方向。主动均衡技术往往需要大量的开关和储能器件、复杂的控制算法,存在体积大以及可靠性低的缺点。现有的大多数主动均衡技术还不能直接应用于直流母线卫星电源系统。本文根据低轨卫星电源储能蓄电池的工作特性,提出一种基于开关矩阵的主被动混合均衡拓扑,具有结构简单、控制容易、可靠性高的优点,并通过实验证明其可行性。     

光伏电站直流汇流电缆选型

光伏电站组件布置面积大,直流侧汇流级数多,直流汇流电缆数量庞大,造价占比较高,光伏电站建成后直流汇流电缆损耗所造成的电站效益损失大,故在直流侧汇流电缆截面选择时,应注重经济截面的选择.目前相关规范、规程或设计手册上的经济电流密度曲线均适用于交流电缆,不适应光伏电站直流侧汇流电缆经济截面的选择.结合光伏发电的特点,提出了基于GB 50217附录B的光伏电站直流汇流电缆经济电流密度的计算方法.在此基础上,结合现有规范,给出了直流汇流电缆的综合选型方法.     

卫星电源放电调节电路优化设计与可靠性研究

针对卫星电源工作环境恶劣的特点,提出了一种对基于HE-Boost放电电路进行稳健性设计与优化的方法。在电路设计方面,基于某卫星实际情况,采用跨导控制方式,并对其建模分析,得到相应传函与参数;在优化与可靠性方面,采用稳健性设计:通过对电路进行灵敏度及参数扫描分析,实现参数优化;通过应力分析、最坏情况分析以及模拟一种故障模式,验证元器件在一定范围内变动或失效时,多模块并联电路的母线电压依旧稳定。综上,该方法适用于卫星电源电路等对可靠性要求较高的场所。