过调节现象对顺序开关分流调节器的影响

基于顺序开关分流调节器(sequential switching shunt regulator,S3R)的工作原理建立系统小信号数学模型,分析系统的幅相特性、输出阻抗。详细叙述过调节现象的成因及变化过程,定量分析其临界电流值以及最大母线电压纹波和开关频率。最后提出S3R控制系统参数设计方法并制作原理样机,实验结果表明系统的各项性能指标均能符合设计要求。

高效顺序开关分流调节器研究

论述了如何采用单功率二极管供电提高顺序开关分流调节器的效率。功耗降低使得系统热耗减少,减少了系统的散热压力。为防止单功率二极管单点失效,本系统采用高可靠性二极管短路保护电路。仿真结果验证了设计的合理性、可靠性。

一种可以规避分流调节状态的S3R电源系统

考虑到卫星供电的安全性和可靠性,传统的顺序开关分流调节(Sequential Switch Shunt Regualator,S3R)电源系统在光照期大部分时间处于分流或分流调节状态,但部分科学载荷要求电源系统不能处于分流调节状态,针对这种特殊需求提出一种可以规避分流调节状态的S3R电源系统。在评估电源系统能量平衡的前提下,采用软件、硬件相结合的方法提前将相应的分流电路设置为强制分流,使得太阳能电池阵能够供给到母线的功率受到控制,从而规避分流调节状态的出现。

基于S^3R架构低输出阻抗太阳能阵列分流器

借鉴航天器一次电源系统顺序开关分流调节器(sequential switching shunt regulator,S3R)架构,针对新能源应用进行太阳阵分流器的研究,该方法理论上可进行任意功率水平的扩展;阵列中局部单元受到光照影响或损坏不会影响电源的输出品质。提出令MOSFET工作在线性区的最大电流控制电路方法,引入电感阻尼和电流反馈控制,解决太阳能电池寄生参数的影响所带来的安全问题,且该功率变换器的输出电压纹波与负载无关。从主误差放大器(main erroramplifier,MEA)建模分析入手,进行功率变换器阻抗特性分析,进而确定主要拓扑参数和控制参数的计算方法,在考虑母线纹波和单路分流器(shunt regulators,SR)最高开关频率和效率的基础上,设计每个SR之间的电压范围和MEA模块的增益。同时在MEA中引入非线性控制环节,提高负载切换的动态响应,且不易受到干扰。6kW的输出试验结果表明:该分流器能使母线纹波控制在500mV,且中频输出阻抗低于20m,为高可靠新能源应用领域提供了良好的平台。

卫星S3R功率调节电源系统稳定性分析

针对大功率脉冲型负载应用造成的卫星电源系统运行不稳定问题,依据稳定性阻抗判据,建立以顺序开关分流调节器(S3R)为拓扑的电源系统在正常工作状态时输出阻抗的小信号模型。通过仿真对输出阻抗的影响因素进行分析,采用注入电信号的方法测量卫星电源系统的输出阻抗,并在小卫星平台上进行测试验证。结果表明,通过测试能够有效地获得电源系统的输出阻抗,并可由此确定卫星平台电源系统的稳定性指标要求。

空间电源功率调节技术综述

介绍了空间电源功率调节装置(PCU)的分流调节器(SR),蓄电池的充电控制器(BCR)、放电控制器(BDR)和主误差放大器(MEA)的原理和技术现状。阐述了顺序开关分流调节(S3R)、混合型调节和顺序开关分流串联调节(S4R)三种基本拓扑的工作原理,并对三者进行了性能比较,认为S4R是目前最先进的调节技术。讨论了功率调节装置模块化、智能化和小型化的发展趋势并分析了大功率的功率调节装置研制难点。

一种新的航天器电源系统拓扑

介绍了一种新的航天器电源系统拓扑结构,通过采用最大功率跟踪控制器控制顺序开关系统调节(S3R)分流调节器,并使用升压变换器获得稳定的100V一次输出母线,使得太阳电池阵功率被充分使用。这种拓扑结构已被用于欧洲贝皮.哥伦布水星探测器,并可为我国航天器电源技术发展提供借鉴。

基于Matlab的大功率电源控制器设计仿真

对电源控制器进行建模仿真可为系统的设计分析提供重要的指导作用。针对20 k W电源控制器,设计了全调节母线的模块化系统方案。基于Matlab/Simulink软件,构建了包含顺序开关分流调节器、蓄电池充放电调节器的仿真系统。通过设置合适的电路参数及控制参数,仿真系统可准确模拟多种工况下电源控制器母线的动静态响应。仿真结果表明设计的电源控制器能够满足20 k W负载的供电需求。

基于S3R架构的电源控制器优化设计与可靠性

针对空间用电源控制器工作环境恶劣,可靠性设计要求高的问题,提出一种对电路进行稳健设计和优化的方法.在建立的顺序开关分流调节器(S3R)数学模型基础上,通过参数扫描分析,实现了对电路母线电容参数的优化;考虑元器件初始偏差,温度老化等对电路器件的影响,采用蒙特卡洛分析和应力分析,实现了对电路工作在最坏环境时,母线输出性能和分流器件降额的验证;最后,基于三级S3R电路模拟了两种故障模式.仿真结果表明,电路能够通过越级工作,使得母线电压输出稳定,纹波符合规定.

基于S3MPR拓扑和电导增量法的空间电源系统研究

为满足高分辨率光学和雷达遥感卫星、深空探测器等航天器日益增长的电能需求,文章提出了一种基于顺序开关分流最大功率调节器(S3MPR)拓扑电路的电导增量峰值功率跟踪方法,克服了传统最大功率点跟踪(MPPT)变换器拓扑质量比功率低、效率不高的缺点,可减少最大功率点附近的振荡现象。搭建了Matlab-Saber的联合仿真平台和半物理试验平台,对所提出的电路和跟踪方法进行了验证。结果表明:基于S3MPR电路的电导增量峰值功率跟踪方法,可以实现对太阳电池阵最大功率点的有效跟踪,并具有较好的跟踪效率,证明仿真和试验平台合理有效。

高压大功率S^3MPR电源控制器设计与验证

针对航天器平台一级能源变换高压大功率的应用需求,采用并联式DC/DC变换器的最大功率点跟踪(MPPT)拓扑结构,设计一种顺序开关分流最大功率调节(S^3MPR)电源控制器。为了解决传统S^3MPR技术的算法电路复杂、跟踪精度低等问题,兼顾航天器应用环境的特殊性,通过采用模拟电路实现的方式设计出一种基于交错扰动方法的MPPT控制算法电路。该算法可以实现太阳电池阵电压电流输出较大范围内精确跟踪其最大功率输出。研制了5 kW功率(10路太阳电池阵)的原理样机对设计进行试验验证,结果表明:电源控制器性能良好,满足高压大功率航天器平台的应用需求。