一种卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制方法
【技术领域】
[0001]
[0002]本发明属于空间电源领域，具体涉及一种卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制方法。
【背景技术】
[0003]目前卫星电源系统所使用的是太阳电池阵-蓄电池电源系统，一般电源系统配有两组蓄电池，负责在阴影期内对卫星供电，随着卫星功率需求越来越大、工作寿命要求越来越长，对卫星电源系统的长寿命、高可靠性以及功率输出能力要求越来越高，而影响卫星电源系统的寿命和可靠性的关键因素之一就是蓄电池的充放电管理，为了满足卫星电源系统蓄电池的长寿命使用等要求，两组蓄电池在卫星阴影期内需要均衡放电，如果两组蓄电池放电不均，导致其中一组蓄电池放电过快，另一组蓄电池放电过慢，长时间累计将影响蓄电池的性能和寿命，严重时将导致该组蓄电池发生故障。因此，卫星电源系统两组蓄电池在卫星阴影内均衡放电显得特别重要，目前卫星电源系统蓄电池均衡放电的控制主要是通过对该组蓄电池所对应的电源控制单机每路放电调节电路的输出电流的均衡控制来实现两组蓄电池放电电流的均衡控制，其实质是通过对电源控制单机每路放电调节电路的输入功率的均衡控制，但前提是需要保证两组蓄电池输入到电源控制单机放电调节电路的端口电压相等，且两组蓄电池对应的放电调节电路路数相同。因此，现有的卫星电源系统对蓄电池均衡放电的控制技术有一定的缺陷:
(1)一般卫星在星上单机布局时，考虑热和力的因素，大多将电源系统两组蓄电池分布在卫星舱版的两端，电源控制单机放置在其中一组蓄电池的一端，此种布局导致两组蓄电池到电源控制单机放电调节电路的连接电缆长度不一致，因此即使在卫星刚入阴影期时两组蓄电池电压相等，两组蓄电池所对应的放电调节电路输入端口电压不相等，卫星负载越大，两组蓄电池对应的放电调节电路输入端电压差异越大；而现有的卫星电源系统蓄电池均衡放电控制技术是针对单路放电调节电路输入功率的控制，当两组蓄电池电压差异越大时，两组蓄电池的放电电流差异也越大，蓄电池电压高的放电电流小，蓄电池电压低的放电电流大，随着时间积累对蓄电池的寿命有很大影响，因此电源系统在设计时，一般要求蓄电池到电源控制单机的连接电缆长度一致，即将两组连接电缆中短的加长，该项措施可避免电缆长度不一致带来的蓄电池放电不均，但代价是增加整星的重量。
[0004](2)卫星在工作过程中，其中一组蓄电池中有一节单体失效，导致两组蓄电池的输出电压不一致，最高相差4.25V，同样出现蓄电池电压高的放电电流小，蓄电池电压低的放电电流大，随着时间积累对蓄电池的寿命有很大影响，该问题在现有控制技术基础上暂时没有很好的解决措施，只有通过在卫星阴影期内减轻整星负载来降低影响，但严重影响卫星的使用。
[0005](3)其中一组蓄电池对应的放电调节电路中有一路失效退出供电网络时，两组蓄电池对应的放电调节电路路数不一致，由于现有卫星电源系统两组蓄电池的均衡放电是通过对每路放电调节电路的输入功率的控制来实现蓄电池的均衡放电，因此该情况下两组蓄电池输出功率不再相同，出现两组蓄电池放电不再均衡，现有卫星电源系统为了两组蓄电池在该情况下仍能均衡放电，需要将另一组蓄电池对应的放电调节电路中一路正常的放电调节电路关闭，以实现放电调节电路路数的匹配，但结果是电源系统控制单机的功率输出能力损失较大。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明的目的是克服现有卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制技术中的不足，提供一种卫星电源系统蓄电池均衡放电的控制方法，在原有技术基础上，增加对两组蓄电池放电电流的直接控制，通过检测并控制两组蓄电池放电电流的误差信号，使得两组蓄电池放电电流的误差逐渐减小，实现均衡放电。
[0007]为了实现本发明的目的，提出了一种卫星电源系统蓄电池均衡放电的控制方法，采用电压外环、电流内环双环控制，8路放电调节电路并联工作将两组蓄电池电压调整为稳定的母线电压输出为卫星供电，8路放电调节电路共用一个相同的电压调节器，每路放电调节电路有独立的电流环，母线采样信号和基准信号输入至电压调节器运算，两组蓄电池放电电流采样后输入至电流误差放大电路#1和电流误差放大电路#2 ;电压调节器的输出信号MEA与电流误差放大电路#1的输出信号之和经过BDB1三取二电路运算输出信号BDB1，BDB1输入至其中一组蓄电池对应的4路放电调节电路的电流调节器，为所述4路放电调节电路输出电流大小提供参考信号；电压调节器的输出信号MEA与电流误差放大电路#2的输出信号之和经过BDB2三取二电路运算输出信号BDB2，信号BDB2输入至另一组蓄电池对应4路放电调节电路的电流调节器，为所述4路放电调节电路的输出电流大小提供参考信号；通过调整信号BDB1和信号BDB2的大小实现8路放电调节电路的调整管占空比大小的调整，从而实现8路放电调节电路输出电流大小的调整，最终实现两组蓄电池放电电流大小的调整，实现自动均衡放电。
[0008]卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制方法在原有传统的均衡控制基础上增加了两组蓄电池的放电电流的直接控制，因此在出现了两组蓄电池电压不一致或者两组蓄电池连接的放电调节电路路数不一致时，两组蓄电池仍可实现均衡放电，该结果势必导致一组蓄电池对应的放电调节电路输出电流大于另一组蓄电池对应的放电调节电路输出电流，只要该输出电流小于单路放电调节电路的输出电流限流值，两组蓄电池都可实现自动均衡放电。
[0009]与现有技术相比，本发明的有点在于:
1.本发明可实现两组蓄电池的输出电压大小不一致时仍可实现两组蓄电池均衡放电，因此可避免现有卫星单机布局时，两组蓄电池到电源控制单机放电调节电路输入端口电缆长度不一致对两组蓄电池均衡放电的影响；
2.卫星电源系统两组蓄电池中其中一组蓄电池中一节单体失效时，导致两组蓄电池输出电压不一致，最高相差4.25V，而无须减轻卫星负载仍可实现两组蓄电池均衡放电，大大提高卫星的寿命期内的使用效率；
3.卫星电源系统其中一组蓄电池对应的放电调节电路中存在一路放电调节电路失效退出供电后，无须关闭另一组蓄电池对应的一路正常的放电调节电路，仍能实现两组蓄电池均衡放电，结果是其中三路放电调节电路的输出电流增大，但只要小于该三路放电调节电路输出限流能力时，两组蓄电池仍能实现均衡放电，电源控制单机放电调节电路的输出功率损失大大减小。
【附图说明】
[0010]图1为卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制系统原理框图。
[0011]图2为放电调节电路原理框图。
[0012]图3为电压误差放大电路原理框图。
[0013]图4为电流误差放大电路#1原理图。
[0014]图5为电流误差放大电路#2原理图。
[0015]图6为MEA三取二电路原理图。
[0016]图7为BDB1三取二电路原理图。
[0017]图8为BDB2三取二电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
[0019]图1中蓄电池(1、2)、放电调节电路(5、6、7、8、9、10、11、12)、电流误差放大电路#1
(15)、电流误差放大电路#2 (20 )、电压调节器(28 )、蓄电池放电电流采样电路(13、14 )、输出滤波电容阵(30)、负载R。(36)等组成卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制系统(31)，卫星电源系统两组蓄电池均衡放电控制系统(31)采用电流内环、电压外环双环控制技术，8路放电调节电路(5、6、7、8、9、10、11、12)并联工作将两组蓄电池(1、2 )电压调整为稳定的母线电SVBUS+输出为卫星供电，8路放电调节电路(5、6、7、8、9、10、11、12)共用一个电压调节器(28)，母线电压采样信号
VbUS1 +、VbUS2+、VbUS3+与基准?曰 Vrefn Vref2、Vraf3经过电压调节器
(28)运算输出信号MEA，信号MEA反映了负载R。的大小，信号MEA输入到电流误差放大电路#1 (15)和电流误差放大电路#2 (20)中，蓄电池放电电流采样电路(13)采集蓄电池(1)放电电流三次，为 Ibat#l—1、 I bat#l—2、 I bat#l—3，
蓄电池放电电流采样电路(14)采集蓄电池(2)放电电流三次，为 Ibat#2—1、I bat#2—2、I bat#2—3，Ibat#l—1、I bat#l—2、I bat#l
3和I
bat#2—1、I bat#2—2、I bat#2._3输入至电流误差放大电路1 (16)运算后输出信号EI1#1、EI1#2、EI1#3，信号EI1#1、EI1#2、EI1#3分别与信号MEA相加后输入至BDB1三取二电路(19)运算，输出信号BDB1，Ibat#1J, I bat#1—2、I bat#l—3和 I bat#2—1、I bat#2—2、I bat#2._3输入至电流误差放大电路2 (21)运算，输出信号El2# 1、EI2#2、EI2#3，EI2#1、EI2#2、EI2#3输入至BDB2三取二电路(24)运算后输出信号BDB2，放电调节电路(5、6、7、8、9