本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊，其通過增減模塊可快速配置、裝配，由于設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)模塊，可依需求任意配置模塊數(shù)量，安放位置及連接關(guān)系，降低了研制、測試和發(fā)射的時間；主結(jié)構(gòu)、散熱裝置和電路單元合為一體，降低了模塊的散熱難題，可采用多個模塊并聯(lián)使用，分布式安裝，可將熱耗均分在整星范圍內(nèi)，大大減低了散熱安裝的問題；分布式模塊利用標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行連接，并具備雙向保護(hù)功能，獨(dú)立工作的模塊，能通過后續(xù)持續(xù)改進(jìn)提高可靠性，使組成的系統(tǒng)安全性、維修性和擴(kuò)容性得以提高；充放電主功率電路和控制電路為一套電路，通過控制電路中的算法實(shí)現(xiàn)軟件控制主功率電路的工作模式，實(shí)現(xiàn)了功率電路的復(fù)用。實(shí)現(xiàn)了功率電路的復(fù)用。實(shí)現(xiàn)了功率電路的復(fù)用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊
[0001]本技術(shù)涉及微型供電
，特別涉及一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊。
技術(shù)介紹
[0002]低軌小衛(wèi)星操作軌道離地球表面大約100km
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1000km，比傳統(tǒng)高軌通信衛(wèi)星低很多，具有很強(qiáng)的快速響應(yīng)能力。LEO衛(wèi)星廣泛地用作民用、科技和軍用，如地面觀測、雷達(dá)、光學(xué)、電信和演習(xí)的飛機(jī)等。低軌衛(wèi)星的特點(diǎn)是軌道低、繞地周期短，另外衛(wèi)星載荷瞬時功率大，軌道周期短，光影循環(huán)周次多，衛(wèi)星光照時間相對較短，蓄電池需要頻繁充電。另一方面的，為了滿足LEO衛(wèi)星電源系統(tǒng)大功率和輕量化的發(fā)展需求，已有專利中大都將最大功率點(diǎn)跟蹤電路直接掛載母線，采用相對簡單的MPPT方式實(shí)現(xiàn)太陽電池陣最大功率輸出，同時控制鋰離子電池組鉗位母線電壓，但是此專利中沒有蓄電池充放電調(diào)節(jié)，屬于一種半調(diào)節(jié)母線，供電效率相對較低。
[0003]對于功率較大的小衛(wèi)星來說，全調(diào)節(jié)母線能夠提供更加穩(wěn)定的供電電壓，對于星上大功率載荷的穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有較大優(yōu)勢。衛(wèi)星上傳統(tǒng)的一般采用充電調(diào)節(jié)器加放電調(diào)節(jié)器的電池管理模式，充電調(diào)節(jié)器一般是降壓型，甚至可選擇使用簡單的線性穩(wěn)壓器來充電，以節(jié)省部分成本，這取決于充電功率；放電調(diào)節(jié)器通常使用升壓型，通過將電池電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的電壓為負(fù)載供電。該系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，并且需要使用電源管理電路以及許多保護(hù)電路。電路越復(fù)雜，組件數(shù)越多，系統(tǒng)MTBF就會越小。此類系統(tǒng)存在的另一問題是，電源或系統(tǒng)線路中加入了電池意味著只要系統(tǒng)運(yùn)行，電池就始終要工作，這種架構(gòu)會影響電池使用壽命。
[0004]從效率角度來看，這類系統(tǒng)效率較低，主要是因?yàn)檎伎毡炔粔蚶硐?，還存在其他影響效率的因素，比如使用的電源拓?fù)洹⑺x的組件以及交換頻率，但輸入和輸出電壓之間的差異對效率的損害最大。
[0005]已有專利中，為了克服效率低的問題，采用占空比較高的升壓型轉(zhuǎn)換器從而提高效率并降低成本，但電池容量的利用率會下降。另外，在此系統(tǒng)中，電池不能放電到系統(tǒng)電壓以下，需要使用容量更大的電池，從而大幅增大電池系統(tǒng)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0006]本技術(shù)的目的在于提供一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
[0008]一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊，包含主結(jié)構(gòu)、散熱裝置、電路板和標(biāo)準(zhǔn)接口，所述主結(jié)構(gòu)為內(nèi)置槽結(jié)構(gòu)，所述散熱裝置固定安裝于主結(jié)構(gòu)的槽口緣處，所述電路板通過螺釘固定安裝與主結(jié)構(gòu)的內(nèi)置槽內(nèi)，所述標(biāo)準(zhǔn)接口焊接于電路板上，所述標(biāo)準(zhǔn)接口探出主結(jié)構(gòu)的前端，所述電路板上設(shè)有充放電電路，所述電路板上固定安裝有蓄電池。
[0009]優(yōu)選的，所述主結(jié)構(gòu)的內(nèi)置槽壁厚為1mm，所述主結(jié)構(gòu)的槽口緣成型有延展板，且延展板開設(shè)有安裝孔。
[0010]優(yōu)選的，所述散熱裝置的上表面為柵欄結(jié)構(gòu)，所述散熱裝置的柵欄間隙內(nèi)固定安裝有熱管。
[0011]優(yōu)選的，所述充放電電路部分主要包含主功率電路和控制電路兩部分，所述控制電路連接標(biāo)準(zhǔn)化接口，所述控制電路電連接充放電電路。
[0012]優(yōu)選的，所述充放電電路的功率為400W。
[0013]優(yōu)選的，所述充放電電路包括一個電感器與DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述蓄電池為若干獨(dú)立構(gòu)成的組，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量與蓄電池的數(shù)量相同，所述電感器并聯(lián)若干的DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器與蓄電池一一對應(yīng)電連接。
[0014]優(yōu)選的，所述控制電路包括DSP控制器、PWM控制器與通信模塊，所述DSP控制器內(nèi)注入有算法，所述PWM控制器內(nèi)置有通用算法，所述通信模塊通過信號連接外部主控制器。
[0015]基于一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊的控制方法，標(biāo)準(zhǔn)接口連接外部系統(tǒng)母線，所述電感器配合DC/DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成雙向電路，進(jìn)行充放電控制，所述DSP控制器、PWM控制器構(gòu)成PI雙閉環(huán)控制電路與主拓?fù)湎到y(tǒng)，當(dāng)主拓?fù)錇榻祲耗Ｊ綍r，成為充電器，從母線取電對蓄電池充電，當(dāng)主拓?fù)錇樯龎耗Ｊ綍r，成為放電調(diào)節(jié)器，電池對母線放電；
[0016]所述PI雙閉環(huán)控制電路包括電流內(nèi)環(huán)PI控制和電壓外環(huán)PI控制，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制通過電流負(fù)反饋的手段使得流過電感上的電流為給定幅值和相位的電流，所述電壓外環(huán)PI控制的作用是引入電壓的負(fù)反饋，兩者配合使得直流側(cè)電壓穩(wěn)定為給定值，以此實(shí)現(xiàn)對母線電壓的調(diào)節(jié)。
[0017]優(yōu)選的，所述DSP控制器通過注入的算法協(xié)同層控制策略實(shí)現(xiàn)能量管理調(diào)度與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)各組成單元的遙測采集，同時對系統(tǒng)能源健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和能量調(diào)度，對故障進(jìn)行識別、診斷與隔離；
[0018]所述PWM控制器通過內(nèi)置算法調(diào)整占空比，完成對主功率電路中的MOSFET的通斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)充放電模式的轉(zhuǎn)換及母線電壓的調(diào)整。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：
[0020]1、通過增減模塊可快速配置、裝配，由于設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)模塊，可根據(jù)需求任意配置模塊數(shù)量，安放位置及連接關(guān)系，大大降低了研制、測試和發(fā)射的時間；同時，由于標(biāo)準(zhǔn)模塊的適應(yīng)能力強(qiáng)，其可適應(yīng)多串聯(lián)蓄電池組的電壓變化，大大減少了研制時間。
[0021]2、模塊結(jié)構(gòu)化，設(shè)計的主結(jié)構(gòu)、散熱裝置和電路單元合為一體，降低了模塊的散熱難題，可采用多個模塊并聯(lián)使用，分布式安裝，則可將熱耗均分在整星范圍內(nèi)，大大減低了散熱安裝的問題。
[0022]3、系統(tǒng)的可靠性、維修性、擴(kuò)容性大幅提高，分布式模塊利用標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行連接，并具備雙向保護(hù)功能，獨(dú)立工作的模塊，能通過后續(xù)持續(xù)改進(jìn)提高可靠性，使組成的系統(tǒng)安全性、維修性和擴(kuò)容性得以提高。
[0023]4、充放電主功率電路和控制電路為一套電路，通過控制電路中的算法實(shí)現(xiàn)軟件控制主功率電路的工作模式，實(shí)現(xiàn)了功率電路的復(fù)用，相比傳統(tǒng)的充放電電路需單獨(dú)設(shè)計的結(jié)構(gòu)，具有電路簡單，重量輕，比功率高等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
[0024]圖1為本技術(shù)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本技術(shù)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本技術(shù)的電路板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本技術(shù)的充放電電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本技術(shù)的控制電路模式切換結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖中：1
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主結(jié)構(gòu)，2
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電路板，3
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散熱裝置，4
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熱管，5
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標(biāo)準(zhǔn)接口， 6
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充放電電路，7
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控制電路。
具體實(shí)施方式
[0030]下面將結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本技術(shù)保護(hù)的范圍。
[0031]本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊，包含主結(jié)構(gòu)(1)、散熱裝置(3)、電路板(2)和標(biāo)準(zhǔn)接口(5)，其特征在于：所述主結(jié)構(gòu)(1)為內(nèi)置槽結(jié)構(gòu)，所述散熱裝置(3)固定安裝于主結(jié)構(gòu)(1)的槽口緣處，所述電路板(2)通過螺釘固定安裝與主結(jié)構(gòu)(1)的內(nèi)置槽內(nèi)，所述標(biāo)準(zhǔn)接口(5)焊接于電路板(2)上，所述標(biāo)準(zhǔn)接口(5)探出主結(jié)構(gòu)(1)的前端，所述電路板(2)上設(shè)有充放電電路(6)，所述電路板(2)上固定安裝有蓄電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊，其特征在于：所述主結(jié)構(gòu)(1)的內(nèi)置槽壁厚為1mm，所述主結(jié)構(gòu)(1)的槽口緣成型有延展板，且延展板開設(shè)有安裝孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電模塊，其特征在于：所述散熱裝置(3)的上表面為柵欄結(jié)構(gòu)，所述散熱裝置(3)的柵欄間隙內(nèi)固定安裝有熱管(4)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于低軌小衛(wèi)星蓄電池組的充放電...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常正勇，韓獻(xiàn)堂，
申請(專利權(quán))人：北京鈞天航宇技術(shù)有限公司，
類型：新型
國別省市：
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