[发明专利]极轨卫星大功率相控阵天线供配电系统设计方法

说明书

本发明提供了一种极轨卫星大功率相控阵天线供配电系统设计方法，其包括以下步骤：根据相控阵上万瓦功率需求和极轨特点，确定采用不调节高压双母线电源；进行太阳电池阵设计，根据极轨特点，确定太阳电池阵工作电压70V左右，开路电压超过80V，并采取防静电措施等，解决了极轨卫星大功率相控阵天线所需的高压大电流产生、控制以及相控阵天线严格的加电顺序控制难题，消除了天线单母线供电设计存在的单点失效隐患，降低了天线母线配电控制单元电路开关元器件的选型难度等，大大提高了卫星相控阵雷达天线供配电系统工作的可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种航天供配电系统方法，具体地，涉及一种极轨卫星大功率相控阵天线供配电系统设计方法。

背景技术

合成孔径雷达卫星是一种工作在微波段的主动式遥感器。它不受日照和天气条件等因素影响，可全天时、全天候对地观测成像，在灾害监测、环境和海洋监测、资源勘察、农作物估产、测绘和军事等方面具有独特的应用优势，具有其它遥感器不可替代的作用。为确保星载合成孔径雷达系统对地可视观测带宽度和成像性能，一般星载合成孔径雷达天线会选用大型平面相控阵天线。平面相控阵天线具有发射峰值功率高、天线增益大、天线波束可赋形，以及波束可扫描等优点，但系统构成复杂，有源单机数量众多，电源功率要求大，系统集成工艺过程复杂，研制周期长。地面测试时，天线系统若发生供配电安全事故，会波及卫星诸多系统和产品，影响面极大，且产品维修和更换的工艺过程复杂，周期长，将会严重制约整个卫星型号的研制进度；若在轨发生供配电安全事故，将可能导致整个雷达载荷功能失效。因此，如何设计出一种既安全又可靠的大功率供配电方案，一直是困扰相控阵雷达天线系统设计的一个难题。以前极轨雷达卫星通常采用低压(太阳阵不超过50V)单母线对天线全阵进行供配电的设计方案，采用大功率继电器直接控制母线加断电，工作寿命受大功率继电器在大电流条件下动作次数有限的制约。该方案适用雷达功率偏低(不超过4000W)，可靠性相对较低。一旦母线某个环节出现故障，将会导致相控阵雷达天线部分，甚至全部功能模块无法正常工作，最终导致整个雷达卫星功能失效。随着相控阵天线成像性能的提高，功率需求增加到上万瓦。由于卫星资源的限制，必须设计新的供配电系统满足载荷的要求。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种极轨卫星大功率相控阵天线供配电系统设计方法，解决了极轨卫星大功率相控阵天线所需的高压大电流产生、控制以及相控阵天线严格的加电顺序控制难题，消除了天线单母线供电设计存在的单点失效隐患，降低了天线母线配电控制单元电路开关元器件的选型难度，大大提高了卫星相控阵雷达天线供配电系统工作的可靠性和安全性。

根据本发明的一个方面，提供一种极轨卫星大功率相控阵天线供配电系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据相控阵天线阵面有源单机数量多及单机总功耗高达上万瓦情况，确定采用不调节高压双母线电源给天线供电；该供配电系统包括太阳电池阵、锂离子蓄电池组、锂电池控制管理单元、天线配电控制单元、阵面二次电源和负载设备；确定蓄电池组工作电压50V-70V，据此确定太阳电池阵设计和阵面二次电源技术指标；

步骤二：根据工作电压50V-70V要求进行太阳电池阵设计，开路电压超过80V，工作电压70V，由于极轨特点需采取防静电措施；

步骤三：根据工作电压50V-70V和输出大功率要求进行锂离子蓄电池组设计，确定高放电倍率单体，采取多串多并方式组成蓄电池组，两组蓄电池输出功率可超过1万瓦；

步骤四：进行锂电池控制管理系统设计，对锂离子蓄电池组进行充电控制，对锂离子单体进行均衡控制；