引言

近年來，我國空間技術(shù)發(fā)展迅速，在軌衛(wèi)星數(shù)量不斷增多，衛(wèi)星正朝著大功率、輕量化、批量研制的趨勢(shì)發(fā)展[1]。而這一發(fā)展方向也決定了衛(wèi)星的電源系統(tǒng)需要具備更大功率密度，在保證供電能力的同時(shí)減小電源系統(tǒng)的體積和重量[2]。

電源分系統(tǒng)主要承擔(dān)衛(wèi)星在測(cè)試、發(fā)射、在軌運(yùn)行期間為衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)和有效載荷提供能源及能源管理的任務(wù)，是衛(wèi)星的“心臟”，在整個(gè)為衛(wèi)星系統(tǒng)中具有重要地位。目前衛(wèi)星電源系統(tǒng)可以分為兩種，一種是采用傳統(tǒng)直接能量傳輸(DET)的電源系統(tǒng)，其中以順序開關(guān)分流調(diào)節(jié)(S3R)技術(shù)最為常見；另一種是采用最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)的電源系統(tǒng)[3-4]。

采用直接能量傳輸方式的電源系統(tǒng)在太陽電池陣提供的能量有富余時(shí)將多余的能量消耗在分流電路和太陽電池陣中，是一種損耗分流式調(diào)節(jié)技術(shù)[5-6]。該方式具有可靠性高、傳輸效率高、電路簡潔、控制簡單的優(yōu)點(diǎn)，但是太陽電池陣電壓被蓄電池組電壓鉗位，能源利用率較低[7]。

采用MPPT技術(shù)的電源系統(tǒng)可以使太陽電池陣始終工作于最大功率點(diǎn)上，相比于S3R能源利用率可以提升10%~20%。這有助于減小太陽電池陣的面積，從而在降低衛(wèi)星體積重量的同時(shí)節(jié)約成本[8-9]。但傳統(tǒng)的MPPT控制技術(shù)在蓄電池組充滿之后會(huì)使太陽電池陣逐漸偏離最大功率點(diǎn)，直至開路。而電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)以壽命末期且高溫工作的工況進(jìn)行能源平衡分析，此時(shí)太陽電池陣電壓明顯低于低溫出影時(shí)的電壓。所以采用傳統(tǒng)MPPT控制技術(shù)的電源系統(tǒng)若太陽電池陣在低溫出影時(shí)處于開路狀態(tài)，則高開路電壓可能對(duì)太陽電池陣及控制器產(chǎn)生不利影響[10]。

為提高太陽陣能源利用率，減小電源系統(tǒng)體積重量、降低成本，發(fā)展MPPT技術(shù)具有重要意義。目前空間電源中的MPPT控制以模擬控制為主，模擬控制具有可靠性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，并且具有豐富的在軌飛行經(jīng)歷[11-12]。

為了在提高太陽電池陣能源利用率的同時(shí)充分保障系統(tǒng)的可靠性，并且避免傳統(tǒng)MPPT控制方法帶來的太陽電池陣開路高壓問題，本文提出了一種MPPT與S3R融合拓?fù)?a class="innerlink" href="http://www.rjjo.cn/tags/電源控制器" target="_blank">電源控制器。所提出的電源控制器采用模擬控制方案，既能工作于MPPT模式又能工作于S3R模式，且兩種模式既能根據(jù)蓄電池組電壓情況自主切換，也可以通過指令強(qiáng)制切換至S3R模式，從而確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者信息：

王博鑫，劉樹峰，鄒吉煒，賈旭，張偉，戴路

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