立方星電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、電源系統(tǒng)作為立方星的關(guān)鍵系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著星上能源的獲取、存儲(chǔ)和分配任務(wù)，是保證其他子系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。
　　本文提出一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum power point tracking，MPPT)技術(shù)的立方星電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。采用三結(jié)砷化鎵(Tri-Junction GaInP2/GaAs/Ge)太陽(yáng)電池作為星上能量來源，選用18650鋰離子電池作為儲(chǔ)能電源，利用軟件算法實(shí)現(xiàn)基于變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的MPPT模塊設(shè)計(jì)，同時(shí)采

2、用商用集成器件實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和過流保護(hù)電路。根據(jù)電源系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)要求，分別從MPPT轉(zhuǎn)換器、電池組、過流保護(hù)電路以及微控制器等方面進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電源系統(tǒng)的自我管理和控制，提高系統(tǒng)可靠性。
　　根據(jù)上述方案研制出電源系統(tǒng)原理樣機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明MPPT模塊跟蹤精度達(dá)到2％，具有良好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)跟蹤效果;電源轉(zhuǎn)換模塊綜合轉(zhuǎn)換效率能夠達(dá)到90％，最高可達(dá)95％;短路保護(hù)輸出電路能夠?qū)崿F(xiàn)快速短路保護(hù)，提高了

3、對(duì)外輸出的可靠性;軟件過流保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)200ms級(jí)別的過流保護(hù)響應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了輸出端口的智能管理。
　　為測(cè)試該電源系統(tǒng)是否滿足NJUST-1立方星的在軌應(yīng)用，利用Simulink對(duì)電源系統(tǒng)建模并進(jìn)行能源平衡仿真，仿真結(jié)果得到正常模式能夠?qū)崿F(xiàn)能源平衡，且存在一定裕量，而載荷模式不能實(shí)現(xiàn)能源平衡，因此需要通過系統(tǒng)管理保證周期性工作。同時(shí)搭建了半物理仿真平臺(tái)，利用太陽(yáng)方陣模擬器模擬在軌電池陣輸出并接入了電源系統(tǒng)原理樣機(jī)，測(cè)試結(jié)果同Si