立方星電源系統(tǒng)設計與試驗.pdf

1、電源系統(tǒng)作為立方星的關(guān)鍵系統(tǒng)，擔負著星上能源的獲取、存儲和分配任務，是保證其他子系統(tǒng)正常工作的基礎。
　　本文提出一種基于最大功率點跟蹤(Maximum power point tracking，MPPT)技術(shù)的立方星電源系統(tǒng)設計方案。采用三結(jié)砷化鎵(Tri-Junction GaInP2/GaAs/Ge)太陽電池作為星上能量來源，選用18650鋰離子電池作為儲能電源，利用軟件算法實現(xiàn)基于變步長擾動觀察法的MPPT模塊設計，同時采

2、用商用集成器件實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和過流保護電路。根據(jù)電源系統(tǒng)可靠性設計要求，分別從MPPT轉(zhuǎn)換器、電池組、過流保護電路以及微控制器等方面進行可靠性設計，同時實現(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)原理樣機并對其進行了相關(guān)測試，測試結(jié)果表明MPPT模塊跟蹤精度達到2％，具有良好的穩(wěn)定性和動態(tài)跟蹤效果;電源轉(zhuǎn)換模塊綜合轉(zhuǎn)換效率能夠達到90％，最高可達95％;短路保護輸出電路能夠?qū)崿F(xiàn)快速短路保護，提高了

3、對外輸出的可靠性;軟件過流保護能夠?qū)崿F(xiàn)200ms級別的過流保護響應，同時實現(xiàn)了輸出端口的智能管理。
　　為測試該電源系統(tǒng)是否滿足NJUST-1立方星的在軌應用，利用Simulink對電源系統(tǒng)建模并進行能源平衡仿真，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。同時搭建了半物理仿真平臺，利用太陽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，測試結(jié)果同Si