[发明专利]一种新型航天器充电调节器控制方法

说明书

本发明提供了一种新型航天器充电调节器控制方法，航天器在光照期能源充足时，充电调节器按照设定的充电电流基准对蓄电池进行充电，当太阳阵输出功率小于负载功率与蓄电池设定的充电功率之和时，充电调节器根据母线电压主误差放大器(Main Error Ampl ifier,MEA)信号大小自动调节充电电流基准，从而实现蓄电池充电电流自动调节功能，达到功率平衡的目的。相对于传统的充电调节器控制方法而言，本发明在能源不足的工况下通过自动调节充电电流基准信号调节充电功率，而无需在充电调节器中单独设置稳定母线电压的环路，大大简化了充电调节器控制电路的设计。

技术领域

本发明涉及空间电源领域，一种适用于光照充足条件下的航天器充电调节器控制方法。

背景技术

随着新一代大型地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星的发展，卫星所需的功率不断增加，对卫星电源系统设计提出了更高的要求，电源系统向大功率、高散热、长寿命及扩展性强等方向发展。因此，对卫星电源系统的重要部件之一充电调节器进行优化很有实用价值。

航天器电源系统大多使用的仍是太阳电池阵-蓄电池电源系统。光照期时，优先满足负载需求，在满足负载功率和电池组充电需求前提下，额外的能量通过顺序分流器分流耗散；负载/母线需求增大时，减少分流，增加太阳能分块供电个数；太阳能电池全部工作后，降低充电调节器充电功率，优先保证负载功率；当全部光伏阵列依然无法满足负载功率时，由太阳阵和电池组共同为负载/母线供电；地影期，负载/母线所需的功率全部由电池组提供。

航天器电源控制器(Power Conditioning Unit，PCU)大多采用统一MEA控制策略，PCU根据MEA电压的范围工作在不同的模式下。若采用顺序开关分流调节器(SequentialSwitching Shunt Regulator,S³R)架构，整个控制过程一般可分为分流域，充电域，放电域。为了在不同域中PCU能够稳定工作，在分流域，充电域，放电域之间设置死区，MEA电压在死区段时，分流调节器、充电调节器和放电调节器都不对母线电压进行调节，只有跨过死区到达相应区域时，相应的控制电路开始作用，由恒压环将母线电压调整到正常范围内。

目前，国内外充电调节器通常采用交错并联Buck、Sepic和Superbuck拓扑，在电池未充满时，采用电流内环电压外环的双环控制策略，即在分流域内，蓄电池按照给定基准进行恒流充电，充电调节器相当于一个恒流型负载；在充电域内，充电调节器即需要设置恒压环又需要设置恒流环，通过设置恒压环将母线电压调整到正常范围内，设置恒流环保证充电电流恒定，本质上，充电调节器通过恒压环产生充电电流基准，以该基准为蓄电池进行恒流充电，但是恒流环与恒压环的控制对象不同，恒压环的控制对象除了充电调节器以外还有电容阵，因此，设置电容阵时需要考虑的因素增多了。在电池充满时，采用双电压环控制策略，即在分流域内，充电调节器以给定基准为蓄电池进行恒压充电，在充电域内，充电调节器通过设置恒压外环将母线电压调整到正常范围内，设置恒压内环保证充电电压恒定。就目前的控制策略而言仍存在以下缺点：

1)充电调节器控制电路设计复杂，对拓扑的特性有一定要求。充电调节器除了设置满足蓄电池充电要求的恒流与恒压环以外，在充电域内还要设置控制母线电压的恒压环，使得控制电路设计较为复杂。

2)电容阵设计需要考虑充电调节器的需求。在充电域内，恒流环与恒压环的控制对象不同，恒压环的控制对象除了充电调节器以外还有电容阵，因此，设计电容阵时需要考虑的因素增多。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种充电调节器控制方法，对充电调节器进一步优化，减少了控制母线电压的环路，简化了控制电路。本发明在能源不足的工况下通过自动调节充电电流基准信号，而无需在充电调节器中单独设置稳定母线电压的环路，大大简化了充电调节器控制电路的设计，实现了充电调节器缓慢退出，充电域与放电域之间平滑过渡，减小了过渡瞬间母线电压波动值。