[发明专利]一种基于能量平衡分析的组合体在轨能源管理方法

说明书

本发明涉及一种基于能量平衡分析的组合体在轨能源管理方法，包括：S1.构建航天器模型并连接为组合体模型，以及获取所述组合体模型的飞行方案；S2.根据所述组合体模型和所述飞行方案获取发电能力曲线，以及根据所述飞行方案获取负载工作曲线；S3.基于所述发电能力曲线和所述负载工作曲线对所述组合体模型的能量平衡状态进行评估。通过引入组合体模型与飞行方案相结合获取帆板在飞行过程中的遮挡形状得出发电能力的算法，能够准确计算帆板上所有电池串的伏安特性，结合负载需求和能源系统设计，能够准确地分析能量平衡情况，消除了传统采用平均遮挡或遮挡率带来的发电能力误差，能够准确地预测帆板发电能力。

技术领域

本发明涉及一种能源管理方法，尤其涉及一种基于能量平衡分析的组合体在轨能源管理方法。

背景技术

在轨组合的航天器在轨飞行期间，帆板多形状大，帆板控制模式和姿态控制模式复杂，导致发电能力变化较大。传统单一航天器的能量平衡分析方法已不能满足在轨组合航天器的能量平衡分析要求，尤其的传统方法中采用平均遮挡或遮挡率计算的发电能力很难准确使计算出的发电能力和实际的负载功耗相匹配，从而使计算出的发电能力存在较大误差，导致整个组合体中能源管理的误差增大，进一步影响了航天器飞行任务过程中任务安排。在轨组合航天器一般设计并网供电，在组合体期间，富余电能的航天器通过并网供电的方式为给缺少电能的航天器提供电能；同时，采用的镉镍电池在负载较小时存在记忆效应问题，从而使整个航天器中由镉镍电池供应的能源不稳定，因此需要一种新的能源管理技术，以提高在轨组合航天器的能源利用率和消除蓄电池的记忆效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于能量平衡分析的组合体在轨能源管理方法，解决航天器组合体能源管理误差大的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于能量平衡分析的组合体在轨能源管理方法，包括：

S1.构建航天器模型并连接为组合体模型，以及获取所述组合体模型的飞行方案；

S2.根据所述组合体模型和所述飞行方案获取发电能力曲线，以及根据所述飞行方案获取负载工作曲线；

S3.基于所述发电能力曲线和所述负载工作曲线对所述组合体模型的能量平衡状态进行评估。

根据本发明的一个方面，步骤S1中，包括：

S11.根据航天器的实际尺寸构建所述航天器模型，并将所述航天器模型连接为组合体模型，其中，所述航天器模型包括航天器结构模型，用于发电的帆板模型，用于存储电能的蓄电池模型和电源控制模型；

S12.获取所述组合体模型的飞行方案，其中，所述飞行方案包括轨道参数、姿态控制方式、帆板控制方式、负载参数和飞行程序。

根据本发明的一个方面，步骤S2包括：

S21.根据所述组合体模型、所述轨道参数、所述姿态控制方式和所述帆板控制方式获取帆板遮挡形状；

S22.根据所述帆板遮挡形状和所述轨道参数获取所述发电能力曲线；

S23.根据所述负载参数和所述飞行程序获取所述负载工作曲线。

根据本发明的一个方面，步骤S22包括：

S221.根据所述帆板遮挡形状，确定所述帆板模型上各串电池片的遮挡片数；

S222.根据各串所述电池片的遮挡片数计算所述帆板模型各串所述电池片的输出电压；

S223.若每串所述电池片的输出电压高于所述组合体模型中母线电压及线路压降，或者所述输出电压高于所述组合体模型中蓄电池模型充电电压及线路压降，根据所述轨道参数计算每串所述电池片的发电能力，根据所述发电能力获取发电能力曲线，其中，所述发电能力包括输出电压和输出电流。