[发明专利]一种空间近场双向电能传输系统

说明书

本发明公开了一种空间近场双向电能传输系统，包括：星外供电系统通过直流恒压母线BUS1分别与双向无线传能装置的一端和星外载荷连接；双向无线传能装置通过直流恒压母线BUS2的分别与星内PCU电源系统和星内载荷连接；星外供电系统用于在光照期间通过直流恒压母线BUS1将能量供给双向无线传能装置和星外载荷；双向无线传能装置用于将能量传输给直流恒压母线BUS2；星内PCU电源系统用于调节直流恒压母线BUS2的电压，并通过直流恒压母线BUS2为星内载荷供电；星内PCU电源系统还用于在阴影期间通过直流恒压母线BUS2为星内载荷供电；通过双向无线传能装置和直流恒压母线BUS1为星外载荷供电。本发明能够实现星内/星外在白天/夜间能量的双向流动补给的目的。

技术领域

本发明涉及空间近场微波无线输能技术领域，特别涉及一种空间近场双向电能传输系统。

背景技术

近年来，随着航天器载荷功率和数量的增加，航天器的能源持续补给成为急迫的需求。微波以及激光传能技术具有传输距离远、传输功率大、多目标移动供电的特点，为航天器的能量补给提供了可行手段。

空间微波无线输能系统能够在自由空间传输一定功率的微波能量，在接收端通过变换器对微波能量进行高效合成和高精度控制，使得输出的母线电压稳定在一定范围，同时实现对蓄电池的充放电管理模拟。

传统无线充电系统功率流向固定且工作模式单一，由于卫星在外太空工作时需要面临日间和夜间的长期不间断工作，在日间时卫星太阳翼可以吸收太阳能并通过所设计无线充电系统正向地将电能传输其他星内设备进行电能补给，但是星体在地球背侧即夜间工作时，需要考虑星体内的蓄电池对星体外用电设备进行非接触式供电，这就需要能量双向无线传输技术。

考虑到应用场景的特殊性,寻求一种空间近场双向电能传输技术是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间近场双向电能传输系统，实现星内/星外在白天/夜间能量的双向流动补给的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种空间近场双向电能传输系统，包括：星外供电系统100、星外载荷101、直流恒压母线BUS1、双向无线传能装置200、直流恒压母线BUS2、星内PCU电源系统300和星内载荷301；所述星外供电系统100通过所述直流恒压母线BUS1分别与所述双向无线传能装置200的一端和星外载荷101连接；所述双向无线传能装置200通过所述直流恒压母线BUS2的分别与所述星内PCU电源系统300和星内载荷301连接；所述星外供电系统100用于在光照期间通过所述直流恒压母线BUS1将能量供给所述双向无线传能装置200和所述星外载荷101；所述双向无线传能装置200用于将所述能量传输给所述直流恒压母线BUS2；所述星内PCU电源系统300用于调节所述直流恒压母线BUS2的电压，并通过所述直流恒压母线BUS2为所述星内载荷301供电；所述星内PCU电源系统300还用于在阴影期间通过所述直流恒压母线BUS2为所述星内载荷301供电，同时，通过所述双向无线传能装置200和所述直流恒压母线BUS1为所述星外载荷101供电。

优选地，还包括：功率隔离二极管D1，其设置在所述直流恒压母线BUS1上，位于所述星外供电系统100与所述星外载荷101之间，用于防止电流反灌。

优选地，所述双向无线传能装置200包括第一全控H桥2021和第二全控H桥2022；所述第一全控H桥2021用于当能量从所述直流恒压母线BUS1正向传输时，将所述直流恒压母线BUS1提供的直流量进行DC/AC变换。

所述第二全控H桥2022用于将所述双向无线传能装置200传回的交流量进行AC/DC变换后变成恒流输出给所述直流恒压母线BUS2。

所述第二全控H桥2022还用于当能量从所述直流恒压母线BUS2反向传输时，将所述直流恒压母线BUS2提供的直流量进行DC/AC变换。