[发明专利]一种数字PCU电源系统

说明书

本发明公开了一种数字PCU电源系统，包含：至少三个单独工作的FPGA控制器，其中任意一个FPGA控制器为主板FPGA控制单元；其余两个FPGA控制器中，任意一个FPGA控制器作为从板分流FPGA控制器，另一个FPGA控制器作为从板充放电FPGA控制器；主板FPGA控制单元、从板分流FPGA控制器和从板充放电FPGA控制器分别通过各自设有的SPI通信模块与内数据总线SPI进行连接，使得主板FPGA控制单元、从板分流FPGA控制器和从板充放电FPGA控制器之间直接进行数据交互。本发明具有数字PCU电源系统具有可靠性高，可移植性较好，对于不同功率等级的电源系统均能适应的优点。

技术领域

本发明涉及卫星电源控制器技术领域，特别涉及一种数字PCU电源系统。

背景技术

电源系统是卫星系统中电源管理的重要部分，高频、高效、低压化、标准化是开关电源目前主要的发展趋势。

在航天工业领域，电源系统的改进对提高航天器性能、延长其工作寿命起着至关重要的作用。随着航天器性能的优化、轨道运行的多样化和载荷的扩大化，对航天器电源系统的管理配置、故障检测与保护等技术都提出了更高的要求。电源系统不仅要满足不同等级的输出电压，而且要求输出电压在一定范围内可调，并具有复杂的保护和管理逻辑。

目前，在电源系统中所使用的功率器件价格较贵，其控制电路也比较复杂，另外电源负载一般都是大量的集成化程度很高的器件，而这些器件一般耐受电、热、冲击能力较差。

由于电源系统的保护应兼顾本身和负载的安全。因此，在现有技术中，通过在电源系统中增加了保护电路以实现上述目的，但是，此举势必会导致电源系统中的电子器件的增加，而增加的电子器件又会影响电源系统的可靠性。当前模拟电源控制器难以满足载荷的应用需求变化，导致电源系统庞大复杂或是需要较长的定制生产周期。

当今应用于航天电源系统领域的系统控制构架为“模拟控制+数字管理”的集成式构架，采用大量的分立式器件来进行参数设置，无法同时兼顾宽电压范围输入的转换，固化后无法对上述参数设置进行更改。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字PCU电源系统，其采用“主板+从板”的三域控制构架模式：主板和从板均为单独的工作单元，主从板分别有自己的FPGA芯片，各司其职；从板受主板控制，从板向主板反馈工作状态数据，以达到主板对从板的全线控制。从而使得数字PCU电源系统能够配置输出可编程、动态响应好与控制精度高等特性、自主进行电源管理的智能化控制。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种数字PCU电源系统，包含：至少三个单独工作的FPGA控制器，其中任意一个所述FPGA控制器为主板FPGA控制单元；其余两个所述FPGA控制器中，任意一个所述FPGA控制器作为从板分流FPGA控制器，另一个所述FPGA控制器作为从板充放电FPGA控制器；所述主板FPGA控制单元、从板分流FPGA控制器和从板充放电FPGA控制器分别通过各自设有的SPI通信模块与内数据总线SPI进行连接，使得所述主板FPGA控制单元、从板分流FPGA控制器和从板充放电FPGA控制器之间直接进行数据交互。

优选地，所述主板FPGA控制单元采集母线电压，并将该母线电压与预设母线电压比较输出MEA信号；所述主板FPGA控制单元采集蓄电池的电压电流，并将该蓄电池的电压电流与预设蓄电池的电压电流比较输出BEA信号；所述从板分流FPGA控制器接收所述MEA信号，将其与预设的工作范围进行比较，判断所述电源系统所处的工作模式，并根据该工作模式决定是否进行分流操作。所述从板分流FPGA控制器接收所述MEA信号，将其与预设的工作范围进行比较，判断所述电源系统所处的工作模式，并根据该工作模式决定是否进行分流操作。

所述从板充放电FPGA控制器接收所述MEA和BEA信号，将所述MEA信号与预设的工作范围进行比较，判断所述电源系统所处的工作模式，并根据该工作模式以及所述BEA信号决定对蓄电池进行充电或放电操作。