[发明专利]一种实现MPPT降压电路自启动的卫星电源系统

说明书

一种实现MPPT降压电路自启动的卫星电源系统，包括：太阳电池分阵、MPPT电路、蓄电池包、二次电源和电源下位机。其中MPPT电路包括：MPPT(峰值功率跟踪)旁路电路、MPPT降压电路、MPPT硬件控制电路、MPPT旁路控制电路；电源下位机输出OC门(集电极开路门)电平指令通过MPPT旁路控制电路控制MPPT旁路电路的导通和关断状态，实现太阳电池阵输出功率在DET(直接传输模式)和MPPT两种模式下切换，同时，两种模式的切换控制算法由电源下位机内的处理器模块实现。

技术领域

本发明涉及一种卫星用MPPT电路和旁路电路的切换控制方法，属于卫星电源系统MPPT控制技术领域。

背景技术

卫星绕地球一圈的时间为轨道周期，通常情况下轨道周期包括阴影时间和光照时间，阴影时间是指卫星在轨道周期内不受太阳光照射的时间，光照时间是指卫星在轨道周期内受太阳光照射的时间。

电源分系统是指在卫星寿命期间提供能源的卫星子系统，卫星电源分系统一般为太阳电池阵—蓄电池组系统，由太阳电池阵、锂离子蓄电池包和电源调控设备组成。太阳电池阵作为唯一的发电设备，在光照时间受照发电为星上负载供电，同时为蓄电池组充电，当其输出功率大于负载用电和蓄电池充电所需功率时，多余能量经电源调控设备的条件不再输出到一次母线上。蓄电池组作为储能设备，在阴影时间为负载设备供电，在光照时间由太阳电池阵输出供给负载后的多余能量充电。

锂离子蓄电池组通常采用先恒流充电后限压充电的充电模式，即蓄电池组电压较低时采用大电流恒流充电，但此时的充电电流大小一般不超过0.3C；到达蓄电池组允许的最大电压后，转入恒压充电模式，即蓄电池组电压不再升高，而是逐步降低蓄电池组的充电电流，使锂离子蓄电池组不被过充电。

目前，电源调控设备内太阳电池阵输出到母线的功率调节方法应用最广泛的是采用顺序开关分流模式。但太阳电池阵输出电压受温度影响较大，当太阳电池阵输出功率采用顺序开关分流模式时，供电到母线的输出电压不能随温度变化而变化，则太阳电池的输出功率会有较大损失。受卫星轨道、姿态和构型的约束，当卫星在轨正常运行，太阳翼法线和太阳光矢量的夹角在一个轨道圈内变化较大时，太阳电池阵在受照发电时的温度也变化较大，所以此类卫星不宜采用顺序开关分流模式。太阳电池阵的峰值功率跟踪(MPPT)控制模式将完美解决太阳电池阵受温度影响的输出功率损失问题。

为了实现MPPT电路对一次母线的精确控制，并降低MPPT控制电路的自身热耗，MPPT硬件控制电路需要二次电源变换的±12V供电。由于卫星在轨太阳电池阵输出电压的变化范围较大，不能作为二次电源的输入，所以二次电源的输入只能采用一次母线。这带来一个自嵌套的MPPT电路无法自启动的问题，即给MPPT硬件控制电路供电的二次电源需要一次母线供电才能工作，但只有MPPT硬件控制电路工作后，太阳电池阵的输出才能经过MPPT电路的调节建立一次母线。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明提供一种实现MPPT降压电路自启动的卫星电源系统，设计由功率开关管和二极管组成的MPPT旁路电路，由太阳电池阵输出经线性电源变换后供电的MPPT旁路控制电路，电源下位机输出的旁路控制电平指令通过MPPT旁路控制电路实现对MPPT旁路电路的导通和关断控制，使电源系统加电后MPPT旁路电路必然处于接通状态，保证MPPT降压电路实现自启动；电源下位机内存储旁路控制电平指令的输出状态，断电时不丢失，在电源系统上电后，可通过软件管理，使旁路控制电平指令按存储状态输出，实现旁路模式(即DET模式)到MPPT模式的自动切换。

本发明所采用的技术方案是：

一种实现MPPT降压电路自启动的卫星电源系统，包括：太阳电池分阵、MPPT电路、蓄电池包、一次母线正线、一次母线回线、二次电源和电源下位机；

太阳电池分阵在卫星位于阳照区时，将太阳光的能量转换为电能，通过MPPT电路给负载用电设备供电，并给蓄电池包充电；