[发明专利]一种空间电源控制器动态环境仿真系统及方法

说明书

一种空间电源控制器动态环境仿真系统及方法，包括：太阳能模拟阵列模块、蓄电池模拟模块、程控电子负载模块和仿真数据控制模块。本发明根据太阳能电池阵的在轨工作参数，动态模拟太阳能电池阵产生电能，将所述产生的电能传输给外部电源控制器，并根据仿真数据控制模块的控制指令向蓄电池模拟模块充电，程控电子负载模块模拟航天器上的负载消耗所述外部电源控制器供电的电能；仿真数据控制模块控制蓄电池模拟模块的充放电，并采集各模块的输出参数，向外显示。本发明为太阳能电池阵与蓄电池、电源控制器全系统的性能仿真测试系统，提高了航天器电源系统地面测试覆盖性和测试效率。

技术领域

本发明涉及一种空间电源控制器动态环境仿真系统及方法，属于航天器电源系统技术领域。

背景技术

目前，航天器电源系统大多采用太阳能电池阵+蓄电池作为能源供给，由空间电源控制与分配单元(PCDU)即电源控制器负责能源管理的方案。一般情况下，航天器电源系统在研制阶段需开展地面仿真验证试验，以确保其各项功能、性能指标满足设计要求。目前，常用的仿真方法为分段仿真方法，首先对太阳能电池阵自身性能进行地面仿真验证，然后将蓄电池(或模拟电源)、电源控制器连接负载进行供配电性能测试，此方法为静态测试未模拟太阳能电池阵在空间动态环境下的输出，缺乏一种太阳能电池阵与蓄电池、电源控制器全系统的性能仿真测试系统。目前的分段仿真方法容易存在较大设计裕量，增加不必要的研制成本。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种空间电源控制器动态环境仿真系统及方法，提高航天器电源系统地面测试覆盖性和测试效率。

本发明的技术方案是：

一种空间电源控制器动态环境仿真系统，包括：太阳能模拟阵列模块、蓄电池模拟模块、程控电子负载模块和仿真数据控制模块；

太阳能模拟阵列模块：接收仿真数据控制模块传输的输入参数，根据所述输入参数动态模拟太阳能电池阵产生电能，将所述产生的电能传输给外部电源控制器，并根据仿真数据控制模块的控制指令向蓄电池模拟模块充电；

蓄电池模拟模块：接收太阳能模拟阵列的供电进行自身充电，所述自身充电的电能用于根据仿真数据控制模块的控制指令向外部电源控制器放电；

程控电子负载模块：接收外部电源控制器的供电，通过模拟航天器上的负载消耗所述外部电源控制器供电的电能；

仿真数据控制模块：根据太阳能电池阵的在轨工作参数，生成输入参数，将所述生成输入参数传输给太阳能模拟阵列模块；根据蓄电池的输出电压，生成控制指令，控制太阳能模拟阵列模块向蓄电池模拟模块充电和控制蓄电池模拟模块向外部电源控制器放电；采集外部电源控制器的输出参数、太阳能模拟阵列模块的输出参数、蓄电池模拟模块的输出参数向外显示。

所述仿真数据控制模块采集的输出参数包括：输出电压和输出电流。

所述太阳能电池阵的在轨工作参数包括：太阳能电池阵所搭载飞行器的运行轨道周期、地影期、太阳能电池阵的环境温度、太阳能电池阵接收太阳光光照的角度。

所述太阳能电池阵为三结砷化镓太阳能电池。

所述仿真数据控制模块生成的输入参数包括开路电压Uoc，短路电流Isc，最大功率点电压Um，最大功率点电流Im。

所述仿真数据控制模块根据蓄电池模拟模块的输出电压，生成控制指令，控制太阳能模拟阵列模块向蓄电池模拟模块充电和控制控制蓄电池模拟模块向外部电源控制器放电，具体为：

当蓄电池模拟模块的输出电压大于或等于充电起始电压阈值且小于充电终止电压阈值时，生成控制指令，控制太阳能模拟阵列模块向蓄电池模拟模块充电；当蓄电池模拟模块的输出电压大于或等于充电终止电压阈值时，生成控制指令，控制太阳能模拟阵列模块停止向蓄电池模拟模块充电；