[发明专利]一种应用于空间的高压母线电源控制器

说明书

本发明公开了一种应用于空间的高压母线电源控制器，属于空间电能变换技术领域，包括：下位机模块，用于通信、模拟量采集，指令控制、DA给定和软件MPPT算法实现；滤波模块，用于放置母线滤波电容，降低母线输出阻抗，提高动态响应；信号模块，用于从400V母线获得电源控制器所需±12V供电、获得母线电压信号VMEA；功率模块，用于功率变换，在太阳电池阵功率充足的情况下，调节母线电压，在太阳阵功率不足的情况下，实现太阳电池阵最大功率跟踪；四种类型模块通过背板实现模块之间控制信号与功率信号之间的连接。本发明能够提升效率降低质量，实现太阳电池板到高压母线的高电压升压比，同时实现了太阳电池板的最大功率跟踪。

技术领域

本发明属于空间电能变换技术领域，具体涉及一种应用于空间的高压母线电源控制器。

背景技术

目前，航天器母线电压主要有28V、42V和100V三个等级。对地球同步轨道而言，功率需求最大的为21.6KW，母线电压为100V。对低地球轨道而言，功率需求最大的为空间站大约为30KW，母线电压为100V。

当前通信卫星、高分辨率SAR、空间站等大功率航天器对能源系统需求不断增加，为了提供系统的效率并降低平台质量，高压(＞200V)母线供电系统已经成为一种必然的选择。根据后续大功率航天器任务需求，为了减少电源系统损耗、降低电源系统质量，100V母线不能适用于超大功率电源控制与配电的需求，需要开展高电压一次母线的研究工作。

受限于空间用太阳电池板输出电压等级的限制(＜150V)，而高压母线电压＞300V,若沿用传统变换器一次电源控制器非隔离的拓扑结构，电路则需要较高的电压升压比，同时还需要实现太阳电池板的最大功率跟踪(MPPT)，这样对变换器的优化设计提出了挑战。

全桥直流变换器应用于高压大功率的场合，全桥直流软开关变换器常用的主要有两种，一种是可以采用以移相控制技术输出电压电流调整的移相全桥拓扑，一种是以变频控制实现输出电压电流调整的谐振拓扑。其中移相全桥存在的主要有以下三点：一是占空比丢失问题；二是输出整流二极管的结电容与变压器漏感或外加谐振电感产生振荡，从而导致输出整流二级管上的电压振荡和电压尖峰，增大了其电压应力；三是在轻载情况下，无法满足软开关条件。其中全桥谐振主要存在的问题有以下两点：一是变频控制，不利于磁性元件和反馈环路优化设计；二是无法适用宽范围输入输出的场合。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出了一种应用于空间的高压母线电源控制器，为了应对航天器不断增加的功率需求，提升效率降低质量，实现太阳电池板到高压母线的高电压升压比，同时实现了太阳电池板的最大功率跟踪。

本发明的目的是提供一种应用于空间的高压母线电源控制器，包括：

下位机模块，用于通信、模拟量采集，指令控制、DA给定和软件MPPT算法实现；

滤波模块，用于放置母线滤波电容，降低母线输出阻抗，提高动态响应；

信号模块，用于从400V母线获得电源控制器所需±12V供电、获得母线电压信号VMEA；

功率模块，用于功率变换，在太阳电池阵功率充足的情况下，调节母线电压，在太阳阵功率不足的情况下，实现太阳电池阵最大功率跟踪；其中：

四种类型模块通过背板实现模块之间控制信号与功率信号之间的连接。

优选地，所述功率模块包括非隔离的DCDC变换器与谐振变换器；所述非隔离的DCDC变换器用于实现太阳电池阵最大功率跟踪与母线控制，所述谐振变换器将非隔离DCDC变换器变换的中间母线电压变换成400V高压母线。