[发明专利]一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的大功率航天器电源系统

权利要求书

1.一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的航天器电源系统，其特征在于：包括多个MPPT功率调节模块、锂离子蓄电池组、一个或多个SR功率调节模块和一个或多个太阳电池阵；

所有MPPT功率调节模块的输出通过二极管隔离后汇成一次母线，一次母线与蓄电池充放电开关K1、负载开关K2及母线滤波电容C一端连接，蓄电池充放电开关K1另一端连接锂离子蓄电池组正极，负载开关K2另一端连接负载R，滤波电容C另一端与地连接；所述一个或多个SR功率调节模块，每个SR功率调节模块输入端连接一个太阳电池阵，输出端连接到一次母线，SR功率调节模块和MPPT功率调节模块对一次母线进行统一控制，实现母线的可靠建立、锂离子蓄电池组的充电管理、系统功率变换与调节功能；

所述多个MPPT功率调节模块及SR功率调节模块对一次母线进行综合控制，实现MPPT电源系统的可靠安全加电；在系统加电过程中，在保持蓄电池组充放电开关K1和负载开关K2断开的情况下，先使SR功率调节模块对应的太阳电池阵加电输出，从而通过SR功率调节模块的控制先建立稳定的一次母线电压，一次母线电压建立后，再接通K1，将蓄电池组输出与一次母线连接，最后使MPPT功率调节模块对应的太阳电池阵输出，完成系统工作状态的建立；

所述多个MPPT功率调节模块和SR功率调节模块从高到低依次设置不同的一次母线稳压控制电压，且MPPT功率调节模块的稳压控制电压低于SR功率调节模块的稳压控制电压，从而实现对锂离子蓄电池组的充电终止电压的逐级控制，在蓄电池组电压达到充电终止电压前，采用MPPT控制，使太阳电池阵以最大功率输出，增加太阳电池阵利用率，提高系统比能量，当蓄电池组电压到达充电终止电压后，再在维持蓄电池组电压不变的情况下实现对锂离子蓄电池组的恒压充电，保证蓄电池组的安全。

2.根据权利要求1所述一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的航天器电源系统，其特征在于：所述多个MPPT功率调节模块，其中一个或多个作为备份模块，每个主份MPPT功率调节模块输入端通过单刀双掷开关连接一个太阳电池阵，通过切换单刀双掷开关，可以将每个主份MPPT功率调节模块对应的太阳电池阵输出切换至备份MPPT功率调节模块的输入；当主份模块故障后，将故障主份模块对应的太阳电池阵输出切换至备份模块，实现主份故障隔离。

3.根据权利要求2所述一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的航天器电源系统，其特征在于：所述MPPT功率调节模块包括功率模块和MPPT控制电路模块；MPPT控制电路模块采集太阳电池阵输出电压及电流，通过MPPT参考信号产生逻辑产生控制信号Vref，该逻辑产生控制信号Vref与太阳电池阵输出电压信号V_SA进行比较放大，产生MPPT跟踪控制信号V_mppt，该MPPT跟踪控制信号V_mppt为太阳电池阵最大功率点跟踪控制信号；此外，通过电阻R1和电阻R2分压采集一次母线电压，并将该电压信号与一次母线稳压值参考电压V_ref1进行比较放大，生成稳压控制信号V_BEA；稳压控制信号V_BEA与MPPT跟踪控制信号V_mppt通过隔离二极管D4和隔离二极管D5隔离后连接在一次，形成功率模块控制信号Vc；当一次母线电压值小于设定电压值时，V_mppt起作用，实现太阳电池阵最大功率点跟踪控制，当一次母线电压值达到设定电压值时，V_BEA起作用，V_BEA控制功率模块实现对一次母线电压的稳压。

4.根据权利要求1所述一种基于太阳电池阵最大功率点跟踪技术的航天器电源系统，其特征在于：所述SR功率调节模块由电阻R7和电阻R8构成的一次母线采样电路，由放大器U3和电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C8组成的比较放大电路，驱动信号调理电路以及分流开关Q2组成；SR功率调节模块通过电阻R7和电阻R8采集一次母线电压信号，该电压信号经比较放大后送入驱动信号调理模块，驱动信号调理模块产生分流开关Q2驱动信号，实现对分流开关Q2的开关控制，实现SR功率调节模块根据母线电压实现对相应太阳电池阵的分流控制，从而实现对一次母线电压的控制，二极管D6起到隔离的作用，电容C7起到滤波的作用。