一種小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的前級變換器設(shè)計.pdf

1、隨著新能源獨立供電系統(tǒng)的發(fā)展，針對新能源不穩(wěn)定的特點，利用蓄電池儲能的新能源供電系統(tǒng)不斷被提出和改進，并形成了具有輸入端、輸出端和雙向儲能端的三端口結(jié)構(gòu)。航天器電源系統(tǒng)作為新能源供電系統(tǒng)的先驅(qū)，已經(jīng)具有較為成熟的研究應(yīng)用。但是隨著人類對太空探索的逐步加深，航天器電源系統(tǒng)穩(wěn)定性、功率密度、續(xù)航能力的要求也越來越高。
　　在我國小衛(wèi)星電源系統(tǒng)中，依舊采用基于S3R分流技術(shù)的電源系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于擴展，卻有著功率密度低的主要

2、缺陷。并且在傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的電池組充放電模塊中，功率開關(guān)器件工作在硬開關(guān)狀態(tài)，電能轉(zhuǎn)換效率較低，加劇了整個電源系統(tǒng)的功率密度問題。并且隨著航天器電源系統(tǒng)的功率不斷增加，損耗問題帶來的影響也將越來越大。因此，本文主要針對小衛(wèi)星電源系統(tǒng)中，功率密度以及效率提升，這兩個關(guān)鍵問題進行研究與設(shè)計。
　　本文詳細分析了變換器的能量管理策略以及工作原理，對比了主要的Boost電路拓撲，構(gòu)建了損耗的數(shù)學(xué)模型。并基于損耗模型，對變換器關(guān)鍵器件的選型進

3、行了優(yōu)化設(shè)計。并對變換器驅(qū)動電路、DSP采樣電路、部分模擬電路等外圍電路的參數(shù)進行了比較設(shè)計；編寫了該前級變換器的DSP控制程序，實現(xiàn)了數(shù)-模結(jié)合的控制方式。
　　交錯并聯(lián)Boost變換器具有控制簡單、適合大功率傳輸、輸入電流紋波低、易于擴展等特點，十分適合應(yīng)用在蓄電池輸出電路中。因此本文針對此基本拓撲，加入簡單的輔助電路，實現(xiàn)全部功率器件的軟開關(guān)，進一步降低紋波和EMI，滿足小衛(wèi)星蓄電池組放電要求。并將此改進拓撲與S4R分流技術(shù)