一种通信卫星一次电源联试验证系统论文和设计

全文摘要

一种通信卫星一次电源联试验证系统，涉及通信卫星电源控制器验证领域；包括待测的通信卫星一次电源、功率负载模块、供电模块、母线品质分析模块、电池电压采集模块、母线电压采集模块、指令控制模块和上位机；其中，通信卫星一次电源内部设置有蓄电池组；初始状态通信卫星一次电源与蓄电池组不连接；通过进行负载功率变化将母线电压响应曲线与电压涌浪阈值比较；通过二次供电功率变化，将母线电压变换曲线与母线电压阈值比较；实现判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；并对蓄电池组的电压实时检测；本实用新型实现了对通信卫星电源控制器电性能进行评价，实现了对卫星在轨工况一次电源系统运行稳定性的考核。

主设计要求

1.一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：包括待测的通信卫星一次电源、功率负载模块、供电模块、母线品质分析模块、电池电压采集模块、母线电压采集模块、指令控制模块和上位机；其中，通信卫星一次电源内部设置有蓄电池组；初始状态通信卫星一次电源与蓄电池组不连接；上位机：发出一次供电指令至供电模块；发出负载功率变化指令至功率负载模块；接收母线品质分析模块传来的母线电压响应曲线；设定电压涌浪阈值；将母线电压响应曲线与电压涌浪阈值比较；判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；发出二次供电指令至供电模块；发出供电变换指令至供电模块；接收母线电压采集模块传来的母线电压变换曲线；设定母线电压阈值；将母线电压变换曲线与母线电压阈值比较；判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；发出蓄电池组连接指令至指令控制模块；接收电池电压采集模块传来的蓄电池组的实时电压；当检测到蓄电池组的实时电压满足要求时，发出停止充电指令至指令控制模块；供电模块：接收上位机传来的一次供电指令，对通信卫星一次电源进行一次供电；接收上位机传来的二次供电指令，对通信卫星一次电源进行二次供电；接收上位机传来的供电变换指令，对通信卫星一次电源进行二次供电变换；功率负载模块：接收上位机传来的负载功率变化指令；更改通信卫星一次电源的供电功率；通信卫星一次电源：接收供电模块的一次供电；在功率负载模块的控制下，供电功率改变；生成母线电压响应曲线；将母线电压响应曲线发送至母线品质分析模块；接收供电模块的二次供电；在供电模块控制下，二次供电的供电功率改变；生成母线电压变换曲线；将母线电压变换曲线发送至母线电压采集模块；与蓄电池组连通后，为蓄电池组充电；母线品质分析模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压响应曲线，将母线电压响应曲线发送至上位机；母线电压采集模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压变换曲线，将母线电压变换曲线发送至上位机；指令控制模块：接收上位机传来的蓄电池组连接指令，将通信卫星一次电源与蓄电池组连通；接收上位机传来的停止充电指令，控制通信卫星一次电源停止为蓄电池组充电；蓄电池组：与通信卫星一次电源连通，接收通信卫星一次电源的充电；电池电压采集模块：实时采集蓄电池组的电压，并将蓄电池组的实时电压发送至上位机。

设计方案

1.一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：包括待测的通信卫星一次电源、功率负载模块、供电模块、母线品质分析模块、电池电压采集模块、母线电压采集模块、指令控制模块和上位机；其中，通信卫星一次电源内部设置有蓄电池组；初始状态通信卫星一次电源与蓄电池组不连接；

上位机：发出一次供电指令至供电模块；发出负载功率变化指令至功率负载模块；接收母线品质分析模块传来的母线电压响应曲线；设定电压涌浪阈值；将母线电压响应曲线与电压涌浪阈值比较；判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；发出二次供电指令至供电模块；发出供电变换指令至供电模块；接收母线电压采集模块传来的母线电压变换曲线；设定母线电压阈值；将母线电压变换曲线与母线电压阈值比较；判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；发出蓄电池组连接指令至指令控制模块；接收电池电压采集模块传来的蓄电池组的实时电压；当检测到蓄电池组的实时电压满足要求时，发出停止充电指令至指令控制模块；

供电模块：接收上位机传来的一次供电指令，对通信卫星一次电源进行一次供电；接收上位机传来的二次供电指令，对通信卫星一次电源进行二次供电；接收上位机传来的供电变换指令，对通信卫星一次电源进行二次供电变换；

功率负载模块：接收上位机传来的负载功率变化指令；更改通信卫星一次电源的供电功率；

通信卫星一次电源：接收供电模块的一次供电；在功率负载模块的控制下，供电功率改变；生成母线电压响应曲线；将母线电压响应曲线发送至母线品质分析模块；接收供电模块的二次供电；在供电模块控制下，二次供电的供电功率改变；生成母线电压变换曲线；将母线电压变换曲线发送至母线电压采集模块；与蓄电池组连通后，为蓄电池组充电；

母线品质分析模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压响应曲线，将母线电压响应曲线发送至上位机；

母线电压采集模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压变换曲线，将母线电压变换曲线发送至上位机；

指令控制模块：接收上位机传来的蓄电池组连接指令，将通信卫星一次电源与蓄电池组连通；接收上位机传来的停止充电指令，控制通信卫星一次电源停止为蓄电池组充电；

蓄电池组：与通信卫星一次电源连通，接收通信卫星一次电源的充电；

电池电压采集模块：实时采集蓄电池组的电压，并将蓄电池组的实时电压发送至上位机。

2.根据权利要求1所述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：所述的供电模块对通信卫星一次电源的一次供电功率为1000w。

3.根据权利要求2所述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：所述的通信卫星一次电源在功率负载模块的控制下，供电功率由1000w下降至100w。

4.根据权利要求3所述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：所述的上位机设定的电压涌浪阈值为600mV。

5.根据权利要求4所述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：所述的通信卫星一次电源接收的接收供电模块二次供电的功率为1200w。

6.根据权利要求5所述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：所述的通信卫星一次电源在供电模块控制下，二次供电的供电功率由1200w提高至6000w。

7.根据权利要求6所述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，其特征在于：所述的母线电压阈值为100mV。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通信卫星电源控制器验证领域，特别是一种通信卫星一次电源联试验证系统。

背景技术

通信卫星供配电分系统由一次电源子系统和总体电路子系统组成，一次电源子系统的任务是负责在卫星各个飞行阶段，包括主动段，转移轨道及同步轨道工作寿命期间给卫星的有效载荷及服务舱各分系统提供电能。通信卫星一次电源子系统由太阳电池阵、电源控制器、母线过压保护部件、蓄电池组及其辅助设备组成，太阳电池阵负责由太阳能转化为电能，蓄电池组负责储存电能，电源控制器负责管理电能，产生稳定的一次母线，并具有安全保护能力。

通信卫星一次电源主要技术特点：

1、在卫星各种工况下，比如卫星在长光照期期间、卫星进出地球\/月球阴影期间、母线负载大范围变化时等，保持一次母线电压稳定在一定范围；

2、卫星在故障工作条件下，一次电源在安全电压范围内能正常工作，以便为卫星故障处置提供前提条件；

3、提供母线过压保护功能，当母线电压出现一定范围内的过压时，具备稳压能力；

4、提供瞬态大电流，具备对负载端非常驻性短路故障提供熔断能力。

通信卫星电源控制器(PCU)具有高电压、大功率、长寿命和高可靠的技术特点，一直以来都是通过引进采购获得，引进的电源控制器内部技术状态了解甚少，对其相关的技术验收手段欠缺，导致在卫星研制过程，特别是出现质量问题后，工作出现被动。

另外，随着国产化电源控制器的快速发展，越来越多的通信卫星配置国产电源控制器，国内多家单位从事电源控制器的研发和生产，电源控制器设计思想、生产工艺和研制手段等不尽相同，导致产品最终性能差别明显，型号在选用的时候缺乏参考依据，因此迫切需要建立一套国产电源控制器性能评价机制，对国产电源控制器母线输出特性进行全方面的地面考核和评估，并对比型号的应用需求，给出评估结论。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种通信卫星一次电源联试验证系统，实现了对通信卫星电源控制器电性能进行评价，实现了对卫星在轨工况一次电源系统运行稳定性的考核。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种通信卫星一次电源联试验证系统，包括待测的通信卫星一次电源、功率负载模块、供电模块、母线品质分析模块、电池电压采集模块、母线电压采集模块、指令控制模块和上位机；其中，通信卫星一次电源内部设置有蓄电池组；初始状态通信卫星一次电源与蓄电池组不连接；

功率负载模块：接收上位机传来的负载功率变化指令；更改通信卫星一次电源的供电功率；

母线品质分析模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压响应曲线，将母线电压响应曲线发送至上位机；

母线电压采集模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压变换曲线，将母线电压变换曲线发送至上位机；

蓄电池组：与通信卫星一次电源连通，接收通信卫星一次电源的充电；

电池电压采集模块：实时采集蓄电池组的电压，并将蓄电池组的实时电压发送至上位机。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的供电模块对通信卫星一次电源的一次供电功率为1000w。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的通信卫星一次电源在功率负载模块的控制下，供电功率由1000w下降至100w。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的上位机设定的电压涌浪阈值为600mV。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的上位机对母线电压响应曲线与电压涌浪阈值比较的方法为：

当母线电压响应曲线的数值高于电压涌浪阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性不合格；当母线电压响应曲线的数值小于或等于电压涌浪阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性合格。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的通信卫星一次电源接收的接收供电模块二次供电的功率为1200w。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的通信卫星一次电源在供电模块控制下，二次供电的供电功率由1200w提高至6000w。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的母线电压阈值为 100mV。

在上述的一种通信卫星一次电源联试验证系统，所述的上位机对母线电压变换曲线与母线电压阈值进行比较的方法为：

当母线电压变换曲线的数值高于母线电压阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性不合格；当母线电压变换曲线的数值小于或等于母线电压阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性合格。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1)本实用新型能够完成通信卫星一次电源子系统联试验证，检查验证一次电源子系统各单机电接口的正确性和匹配性，并可以按卫星在轨工况长时间考核一次电源子系统运行稳定性；

(2)本实用新型实现对国产电源控制器性能进行全面验证和评估，包括母线纹波动态测量、负载阻抗特性分析和动态响应特性分析等；

(3)本实用新型具备通用性，随着卫星技术自主可控的要求逐步提升，越来越多的卫星选用国产电源控制器，一次电源联试为常规必测项目，本实用新型提出的方法简单易行，具有通用性、实用性。

附图说明

图1为本实用新型试验系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：

本实用新型提出了一种全面检查验证电源控制器的功能及性能的验证方法，搭建了一套卫星一次电源电性能验证系统，解决引进电源控制器验证手段不足问题，解决国产电源控制器无第三方综合性验证评测平台的问题，为通信卫星电源控制器在轨稳定运行保驾护航。

如图1所示为试验系统示意图，由图可知，一种通信卫星一次电源联试验证系统，包括待测的通信卫星一次电源、功率负载模块、供电模块、母线品质分析模块、电池电压采集模块、母线电压采集模块、指令控制模块和上位机；其中，通信卫星一次电源内部设置有蓄电池组；初始状态通信卫星一次电源与蓄电池组不连接；

上位机：发出一次供电指令至供电模块；发出负载功率变化指令至功率负载模块；接收母线品质分析模块传来的母线电压响应曲线；设定电压涌浪阈值；电压涌浪阈值为600mV。将母线电压响应曲线与电压涌浪阈值比较；判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；判断具体方法为：当母线电压响应曲线的数值高于电压涌浪阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性不合格；当母线电压响应曲线的数值小于或等于电压涌浪阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性合格。发出二次供电指令至供电模块；发出供电变换指令至供电模块；接收母线电压采集模块传来的母线电压变换曲线；设定母线电压阈值；母线电压阈值为100mV。将母线电压变换曲线与母线电压阈值比较；判断通信卫星一次电源动态响应特性是否合格；判断方法为：当母线电压变换曲线的数值高于母线电压阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性不合格；当母线电压变换曲线的数值小于或等于母线电压阈值时，判定通信卫星一次电源动态响应特性合格。发出蓄电池组连接指令至指令控制模块；接收电池电压采集模块传来的蓄电池组的实时电压；当检测到蓄电池组的实时电压满足要求时，发出停止充电指令至指令控制模块。其中，母线电压响应曲线和母线电压变换曲线均采用SAS曲线，实现测试母线电压及母线纹波，检查电源控制器分流调节功能。

供电模块：接收上位机传来的一次供电指令，对通信卫星一次电源进行一次供电；一次供电功率为1000w。接收上位机传来的二次供电指令，对通信卫星一次电源进行二次供电；二次供电的功率为1200w。接收上位机传来的供电变换指令，对通信卫星一次电源进行二次供电变换；二次供电的供电功率由 1200w提高至6000w。

功率负载模块：接收上位机传来的负载功率变化指令；更改通信卫星一次电源的供电功率.

通信卫星一次电源：接收供电模块的一次供电；在功率负载模块的控制下，供电功率改变；供电功率由1000w下降至100w。生成母线电压响应曲线；将母线电压响应曲线发送至母线品质分析模块；接收供电模块的二次供电；在供电模块控制下，二次供电的供电功率改变；生成母线电压变换曲线；将母线电压变换曲线发送至母线电压采集模块；与蓄电池组连通后，为蓄电池组充电.

母线品质分析模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压响应曲线，将母线电压响应曲线发送至上位机.

母线电压采集模块：采集通信卫星一次电源传来的母线电压变换曲线，将母线电压变换曲线发送至上位机.

指令控制模块：接收上位机传来的蓄电池组连接指令，将通信卫星一次电源与蓄电池组连通；接收上位机传来的停止充电指令，控制通信卫星一次电源停止为蓄电池组充电。

蓄电池组：与通信卫星一次电源连通，接收通信卫星一次电源的充电。

电池电压采集模块：实时采集蓄电池组的电压，并将蓄电池组的实时电压发送至上位机。

本实用新型通过地面太阳方阵模拟器模拟太阳电池阵恒流输出，产生功率信号输出到电源控制器；通过蓄电池组模拟器模拟蓄电池组，按照蓄电池组功率模型输出吸收充电电流；通过测控接口单元实现与电源控制器测控接口连接，完成对电源控制器遥控指令发送和遥测信号解析；通过电子负载模拟母线负载吸收母线功率；通过瞬态负载产生母线阶跃负载曲线，检测电源控制器母线瞬态响应性能；通过功率分析仪和频响分析仪进行母线负载特性分析及母线阻抗特性分析。

本实用新型能够完成通信卫星一次电源子系统联试验证，检查验证一次电源子系统各单机电接口的正确性和匹配性，并可以按卫星在轨工况长时间考核一次电源子系统运行稳定性；对国产电源控制器性能进行全面验证和评估，包括母线纹波动态测量、负载阻抗特性分析和动态响应特性分析等；具备通用性，随着卫星技术自主可控的要求逐步提升，越来越多的卫星选用国产电源控制器，一次电源联试为常规必测项目，本实用新型提出的方法简单易行，具有通用性、实用性。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

设计图

一种通信卫星一次电源联试验证系统论文和设计

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全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

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