[发明专利]一种基于宽电压范围的双向多端口变换器的PCU控制系统

权利要求书

1.一种基于宽电压范围的双向多端口变换器的航天器电源控制器控制系统，其特征在于：所述系统包括主功率部分、FPGA部分、数模转换部分、表决电路和被控量采样电路；其中，所述数模转换部分包括A/D转换电路和D/A转换电路；所述主功率部分由N个主功率变换模块组成，每一个主功率变换模块采用双向三端口变换器，实现太阳能阵SA、母线BUS和电池BAT间能量的调节和调度，所述N个主功率变换模块间通过并联进行功率扩展；所述FPGA部分包括N个FPGA模块，与所述N个主功率变换模块对应；所述被控量采样电路采样所述主功率部分的被控量，通过A/D转换电路提供给所述FPGA部分，所述FPGA部分给出的驱动信号通过D/A转换电路后分别控制所述N个主功率变换模块；所述FPGA部分作为所述系统的控制核心，通过控制算法和控制逻辑使所述主功率变换模块的变换器实现以下功能：

输出功率大于输入功率时，输入太阳能阵SA端进行MPPT；

母线BUS按照设定电压恒压输出，通过均流算法实现N个主功率模块间母线BUS电流的均流；

电池BAT侧实现恒流充电和涓流充电，通过算法使FPGA部分给出的所述驱动信号间有相同相位差。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述双向三端口变换器，包括开关管元件Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆，电感L₁、L₂；其中，Q₁的集电极作为变换器的第一端口，Q₁的发射极连接Q₂的集电极，Q₂的发射极接地；Q₃的集电极作为变换器的第二端口，Q₃的发射极连接Q₄的集电极，Q₄的发射极接地；Q₅的集电极作为向变换器的第三端口，Q₅的发射极连接Q₆的集电极，Q₆的发射极接地；电感L₁的一端连接Q₁的发射极，电感L₁的另一端连接Q₃的发射极，电感L₂的一端连接Q₃的发射极，电感L₂的另一端连接Q₅的发射极。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：所述双向三端口变换器还包括滤波电容C₁、C₂、C₃，其中，电容C₁的一端连接第一端口，C₁的另一端接地，电容C₂的一端连接第二端口，C₂的另一端接地，电容C₃的一端连接第三端口，C₃的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：通过FPGA模块的移相功能模块给出带有移相角为360/N度的N组驱动信号。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：在太阳能阵SA光照条件几乎一致的情况下，仅对一个主功率变换模块的被控量采样，其余模块只需采样母线电流以实现均流；通过FPGA模块的移相功能模块给出带有移相角为360/N度的N组驱动信号，分别控制N个主功率变换模块。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述N个主功率变换模块中设置一个为主功率模块，其他N-1个为从功率模块，所述FPGA模块给出的驱动信号通过D/A转换电路后连接表决电路，表决电路的输出分别控制所述N个主功率变换模块；对一个主功率模块进行采样，所述采样信号进入对应的FPGA模块，从功率模块只采样电流值，所述N个FPGA模块互为备份。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述N为3，所述表决电路为三取二表决电路。