[发明专利]一种电源控制器分组冷备数字控制系统

说明书

本发明提供了一种电源控制器分组冷备数字控制系统，包括：若干个数字控制单元PMU，所述PMU负责2路BCDR单元和3路S3R单元的功率调节；所述PMU包括PSR数字控制器、表决器、DMEA、DBCM1、DBCM2驱动单元；其中，所述数字控制单元为冷备设计，第一数字控制单元PMUi_R和第二数字控制单元PMUi_N互为冷备份，具有各自独立的辅助源。本发明实现了高度灵活的S3R架构卫星电源控制器全数字化设计，单个数字控制器可实现VMEA_D_O、VBCM_D_O、VMEA_D、VBCM_D计算、投票、表决和PSR数字控制，多路S3R单元和多路BCDR单元的闭环控制及遥测遥控，提高了电路集成度。在控制器切换过程中该子系统功率输出中断时间段内，母线误差放大器会调度其他子系统维持母线电压恒定，从而保证整机功率输出连续性。

技术领域

本发明涉及卫星大功率全调节母线电源控制器技术领域，尤其涉及一种电源控制器顺序分流调节控制系统。

背景技术

电源控制器PCU是卫星供电的唯一来源，无论卫星处于光照区还是地影区，功率调节系统都使母线电压恒定在某一恒定值。图1为PCU功能框图，由母线误差放大器M对电源进行统一管理。S3R为分流调节器，充放电调节单元BCDR为双向功率变换器，当太阳电池阵SA的输出功率满足不了负载需要时，母线电压由充放电调节单元BCDR通过放电电流进行调节，向输出母线提供功率；当太阳电池阵的输出功率大于负载需要但满足不了预先设置的电池组充电电流的要求时，母线电压由充放电调节单元BCDR通过充电电流进行调节，对蓄电池BAT充电；当太阳电池阵的输出功率大于负载和充电电流的需要时，母线电压由分流调节器S3R来调节。由M对BCDR，S3R进行调度，达到稳定母线电压的目的。

母线误差放大器M的工作原理如图2所示：

(1)M单元采集母线电压与参考值之间的误差，经过PID运算形成VMEA信号，如图2所示，VMEA信号被映射为三个域对母线电压进行调节，VMEA随负载电流I_Load增加而减小；

(2)当I_Load较小时，VMEA处于SUN域，SA的输出功率大于负载和充电电流的需要，BCDR处于充电模式，以最大电流给蓄电池充电，由S3R调节母线电压。

(3)随着I_Load增加，当SA的输出功率大于负载需要但满足不了预先设置的电池组最大充电电流的要求，VMEA进入BCR域，由BCDR通过充电电流调节母线电压。

(4)随着I_Load继续增加，当SA的输出功率满足不了负载需要时，VMEA进入BDR域，由BCDR通过放电电流调节母线电压。

图2中，各BCDR模块和S3R单元均可等效为压控电流源，多个BCDR模块通过并联方式调节母线电压，而多个S3R单元采用顺序分流方式调节母线：

(1)假设共N路S3R单元，VMEA在SUN域被等间距设置LREF_1至LREF_N共N个参考电压分别对应N路S3R单元。

(2)各S3R单元采用滞回控制，以第i路S3R为例，当VMEA大于LREF_i+ΔV时，S1开关导通使SA_i对地分流；当VMEA小于LREF_i-ΔV时，S1开关断开使SA_i对母线供电。

(3)当VMEA处于SUN域时，参考电压高于VMEA的S3R单元处于供电状态，参考电压低于VMEA的S3R单元处于分流状态，受滞回区间设计和负载电流决定，SUN域一般仅有1路S3R单元处于开关调节状态。

数字控制技术在工业电源领域已得到广泛应用，相对于模拟控制技术，具有高度的灵活性。在宇航电源领域，数字控制技术对于提高产品电路集成度，减少硬件调试点、提高生产效率，提高模块一致性、减少参数漂移对产品特性的影响具有重要意义。此外，采用数字控制技术还有利于监测产品健康状态，实现产品智能化的设计。

发明内容