[发明专利]基于纯硬件实现的皮卫星星载电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及皮卫星电源控制与分配系统。

背景技术

公知的皮卫星为质量在1-10kg范围内的卫星，它具有设计相对简单，体积小，重量轻，研制成本低，发射周期短等突出优点。电源系统是皮卫星上的关键系统，负责为星上其他分系统和有效载荷宫殿的重要任务。因此，提高皮卫星电源系统的可靠性和高效性是皮卫星发展的重要因素。

目前皮卫星上电源系统功能通常在单片机或FPGA的控制下实现。由于FPGA相对功耗较大，因此在皮卫星上应用相对较少。而对于FPGA或单片机，除Actel的反熔丝FPGA外都存在单粒子效应，引起程序执行错误，可能导致电源系统部分或整体功能失效。

同时，目前常用的皮卫星电源系统结构还存在以下不足：

电源系统太阳能电池阵没有专门的控制电路，对太阳能电池阵输出的调节仅限于限制其最高输出电压，不能根据太阳能电池阵输出特性曲线调节，这使得整星能过获得的功率有限，常常需要限制载荷工作时间以达到能量平衡；

其次，蓄电池没有专门的充放电控制电路，对电池的过冲、过放、过温保护分布在电源系统各个部分，缺乏模块化和集成化设计的可靠性和稳定性。

发明内容

本发明为了解决现有皮卫星星载电源系统可靠性差、集成度不高的问题，提出了一种基于纯硬件实现的皮卫星星载电源系统。

基于纯硬件实现的皮卫星星载电源系统包括太阳能电池阵、太阳能电池阵控制器、蓄电池、蓄电池充电控制器、蓄电池保护装置、电源切换控制器、过流保护装置、+3.3V电压调节控制器和+5V电压调节控制器，所述太阳能电池阵用于将太阳能转换为电能，提供一次能源，太阳能电池阵的电源信号输出端与太阳能电池阵控制器的电源信号输入端连接，太阳能电池阵控制器的电源信号输出端同时与蓄电池充电控制器的电源信号输入端和电源切换控制器的第一电源信号输入端连接，蓄电池充电控制器的电源信号输出端与蓄电池保护装置的第一电源信号输入端连接，蓄电池保护装置的第二电源信号输入输出端与蓄电池的电源信号输出输入端连接，蓄电池保护装置的第一电源信号输出端与电源切换控制器的第二电源信号输入端连接，电源切换控制器的第一电源信号输出端经过流保护装置直接输出母线电压，电源切换控制器的第二电源信号输出端经过流保护装置与+3.3V电压调节控制器的电源信号输入端连接，+3.3V电压调节控制器的电源信号输出端输出+3.3V电压，电源切换控制器的第三电源信号输出端经过流保护装置与+5V电压调节控制器的电源信号输入端连接，+5V电压调节控制器的电源信号输出端输出+5V电压。

所述电源系统还包括控制隔离电路、单片机、电压电流传感器、温度传感器和总线隔离电路，所述电压电流传感器用于采集太阳能电池阵控制器、蓄电池和电源切换控制器输出的电压信号和电流信号，电压电流传感器的电压电流信号输出端与单片机的电压电流信号输入端连接，温度传感器用于采集电源系统各器件的温度，温度传感器的温度信号输出端与单片机的温度信号输入端连接，单片机的控制信号输出端经控制隔离电路同时与每个过流保护装置的控制信号输入端连接，单片机的通信信号输出端经总线隔离电路与外部系统实现信号传输。

有益效果：本发明提出的电源系统中的供电干路采用纯硬件设计，其相对可靠性较软件控制高，有利于提高电源系统及整形可靠性；太阳能电池阵控制部分采用最大功率点追踪设计，能够尽可能的利用太阳能，提高电源系统输出功率。每个部分采用功能高度集中的模块化设计，模块之间以最小耦合方式连接，功能互不影响，可根据不同需求对模块性能、模块组合方式等进行调整；利用单片机以最小耦合方式对供电干路进行有限控制，同时采集电源系统关键参数，增强电源系统的智能化程度，同时做到不影响供电功能，从而提高了整个电源系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明所述电源系统配电输出采用分布式配电原理示意图。

具体实施方式