蓄电池充电调节器的稳健性设计分析

为满足卫星电源蓄电池充电调节器(BCR)高可靠的要求,提出了一种BCR稳健性设计分析方法。首先根据BCR的数学模型,设计了电压外环、电流内环控制器,进而在Saber软件环境下建立了BCR仿真模型,获得了标称设计下的系统性能。考虑温度漂移、器件老化等不利因素,依次进行了BCR电路的灵敏度分析、应力分析、参数扫描分析和最坏情况电路分析。分析结果表明设计的BCR母线电压、电路器件降额均满足设计要求,能够保证系统在空间环境中的可靠工作。

基于LQRI方法的蓄电池充电调节器控制策略

为提高卫星电源蓄电池充电调节器(BCR)的工作性能,基于带积分环节的线性二次型调节器(LQRI)设计方法提出了一种新型的BCR控制策略。根据BCR的工作机理,获得了系统的小信号数学模型;通过引入状态积分环节,实现了状态方程的扩维;通过定义二次型性能指标函数和加权矩阵,获得了一种新型BCR状态反馈控制策略,有效消除了系统的稳态输出误差。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于Lyapunov函数的蓄电池充电调节器控制方法

为提升卫星电源蓄电池充电调节器(BCR)的工作性能,基于Lyapunov稳定性理论,提出了一种新型的BCR控制方法。首先根据BCR的工作机理,获得了系统的非线性数学模型,然后通过构造系统的Lyapunov函数,设计适当的控制律,不仅保证了闭环系统的大范围稳定,而且实现了母线对蓄电池充电时母线电压的有效调节。最后,采用MATLAB软件进行仿真分析,验证了所提控制方法的可行性和有效性。仿真结果表明,基于Lyapunov函数的新型控制方法具有良好的母线电压调节性能和较强的抗负载扰动能力。

宽范围输出电压电池充电调节器的研究

旨在设计一款单向、非隔离、降压型的宽范围输出电压电池充电调节器(Battery Charge Regulator,BCR),作为卫星电源系统母线至蓄电池的充电通路。选择耦合电感Superbuck变换器作为电池充电调节器的主拓扑。分析变换器工作原理后,得到耦合电感的零输入电流纹波条件,推导出系统开环传递函数;得到避免右半平面零点出现的阻尼参数限制条件。根据先恒流后恒压的充电控制策略,选择平均电流控制模式作为变换器控制方式,在恒流充电阶段,仅电流内环工作,变换器工作在电流源状态;恒压充电阶段,利用平均电流模式的双环控制特点,变换器工作在电压源状态。通过仿真和实验结果验证了设计的正确性。

级联系统中Buck充电调节器前馈控制方法

针对航天用电源控制器(PCU)系统中的模块组成部分和运行特点,详细分析了PCU系统中顺序开关分流调节器(S3R)的运行模式和对母线电压的影响。当S3R调节母线电压时会产生由滞环控制引起的不定频率的母线纹波,造成了以母线作为输入的蓄电池充电模块(BCR)的输出侧产生同频率的电压电流扰动。本文推导了DC-DC变换器在引入前馈控制以消除前向通道音频敏感率时,前馈控制器所需要满足的一般条件,根据BCR输出侧连接蓄电池,输出电压会随着充电过程变化的特点,提出了一种基于Buck变换器作为BCR模块时,能够跟随蓄电池电压变化自适应改变前馈控制器增益的控制方法,以实现BCR模块输出侧在全电压范围内对输入电压扰动进行抑制,实现对蓄电池充电电流脉动控制的最小化。