[发明专利]一种基于超低电压母线的微纳卫星电源系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于超低电压母线的微纳卫星电源系统，包括：用于将光能转换为电能的太阳电池阵以及用于将所述太阳电池阵产生的电能中的一部分贮存起来的蓄电池组，所述电源系统还包括由多个功能模块构成的功率控制与分配单元，所述功率控制与分配单元配置为接收来自所述太阳电池阵和所述蓄电池组的电能，并根据所述微纳卫星的不同类型负载提供对应的多种超低母线电压。

技术领域

本发明涉及卫星电源系统领域，尤其涉及一种基于超低电压母线的微纳卫星电源系统。

背景技术

航天技术数十年的发展，在卫星电源系统研制方面建立了一大批通用的规范和标准，从不同的能量传输方式、母线电压调节方式、电源控制方式、太阳电池阵布阵方式、母线电压的选择以及母线数量等方面，都形成了成熟的卫星电源系统拓扑架构，积累了丰富的电源系统研制经验。然而，在进行卫星的小型化设计时，传统航天电源系统体系架构无法满足微纳卫星的重量和尺寸要求。例如，在母线电压方面，《卫星电源系统通用规范》中指出，电源母线电压范围为26～100V，其中，对于负载功率小于2KW的电源系统母线电压一般为26～42V，对于负载功率大于2KW的电源系统母线电压一般大于50V。目前，常见的母线电压为30±1V、42±1V和100±1V三种。然而，微纳卫星功耗较低，功耗一般长期低于100W，若采用传统标准中限定的26V以上的母线电压，则整个电源系统的重量和尺寸将无法适应微纳卫星有限的体积和重量要求。因此，必须突破传统的电源系统拓扑架构，建立新型的母线电压超低的电源系统拓扑架构。

微纳卫星采用的部组件和元器件多为商用货架产品(COTS，Commercial Off-The-Shelf)，器件的种类较多且电压需求较低，例如3.3V、5V、12V等。研制单颗微纳卫星时，可以通过筛选将器件的电压需求统一到一种或者两种电压上，当卫星数量极多且要求各异时，则难以通过筛选对母线电压进行统一。然而，微纳卫星在分布式空间网络应用方面具有显著优势，这些应用包括星座、星簇、空间网络等编队飞行任务。编队飞行任务中微纳卫星的数量极多，功能复杂，载荷类型各不相同，难以将各星的母线电压以及二次母线电压需求统一到一种或者两种电压上。因此，为了适应多种商用器件以及载荷的供电需求，必须设计高效率功率调节及变换技术，以满足多类型母线电压需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种基于超低电压母线的微纳卫星电源系统，该电源系统能够适应微纳卫星有限体积和重量的要求，并且能够适应微纳卫星的多种商用器件以及载荷的供电需求，实现高效率功率调节。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种基于超低电压母线的微纳卫星电源系统，该电源系统包括：

用于将光能转换为电能的太阳电池阵；以及

用于将所述太阳电池阵产生的电能中的一部分贮存起来的蓄电池组，

所述电源系统还包括由多个功能模块构成的功率控制与分配单元，所述功率控制与分配单元配置为接收来自所述太阳电池阵和所述蓄电池组的电能，并根据所述微纳卫星的不同类型负载提供对应的多种超低母线电压。

本发明实施例所提供的基于超低电压母线的微纳卫星电源系统在提供超低母线电压的情况下减小了整个电源系统的重量和尺寸，能够适应微纳卫星有限体积和重量的要求，通过提供多种超低母线电压使得电源系统能够适应微纳卫星的多种商用器件以及载荷的供电需求，实现高效率功率调节。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于超低电压母线的微纳卫星电源系统的总体架构的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种与每一路太阳电池片的输出对应的最大功率点跟踪电路的示意图；

图3为与太阳电池阵的最大功率点跟踪相关联的输入电流与芯片工作效率之间的关系的示意图；