一种航天器s4r电源控制器模拟系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电源控制器的模拟系统，特别是一种航天器S4R电源控制器模拟 系统。
【背景技术】
[0002] S4R电源控制器是针对大功率航天器和低轨道航天器的特点而发展起来的一种新 型电源控制器拓扑结构。ESA电源系统实验室在全球首次研制成功了S4R功率调节系统。 S4R电源功率调节技术具有优秀的太阳电池输出功率控制分配体系、高能量利用率和低发 热量等优点，非常适于新一代大功率和超大功率航天器系统应用。目前国内对于S4R电源 控制器的研究多局限于对其工作原理进行研究，而且偏重于对其设计的研究，对其仿真模 拟只是局限于少数几项技术点的仿真模拟验证，模拟模型领域几乎是空白。国内目前还没 有一套完整覆盖S4R电源控制器各个功能模块的，通用性和实用性较强的模拟系统能够应 用在各类航天器电源控制器仿真模拟任务中。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是；填补国内现有航天器S4R电源控制器完整模拟仿真系 统的技术空白，提出了一套通用性和实用性较强的S4R电源控制器数模拟系统，该模拟系 统准确度较高，可模拟真实S4R电源控制器的运行。
[0004] 本发明的技术解决方案是；一种航天器S4R电源控制器模拟系统，包括：主误差放 大器模块、放电控制器模块、充电控制器模块、供电阵分流控制器模块和充电阵分流控制器 模块，其中：
[0005] 主误差放大器模块；包括第一运算放大器单元、第二运算放大器单元、第=运算放 大器单元和第一主误差放大器计数单元、第二主误差放大器计数单元、第=主误差放大器 计数单元，其中：
[0006] 第一运算放大器单元，从外界获取供电阵母线电压，比较获取的供电阵母线电压 和放电口限电压，如果供电阵母线电压小于或等于放电口限电压，则满足放电条件并输出 比较结果信号为1，如果供电阵母线电压大于放电口限电压，则不满足放电条件，并输出比 较结果信号为0,然后将比较结果信号送至第一主误差放大器计数单元；
[0007] 第一主误差放大器计数单元，分别对满足放电条件的比较结果信号和不满足放电 条件的比较结果信号进行计数，当满足放电条件的比较结果信号的计数值达到预先设定的 次数时，则输出放电控制信号为1，当不满足放电条件的比较结果的计数值达到预先设定的 次数时，则输出放电控制信号为0,然后将放电控制信号输出至放电控制器模块；
[000引第二运算放大器单元，从外界获取充电阵母线电压，比较获取的充电阵母线电压 和充电口限电压，如果充电阵母线电压大于或等于充电口限电压，则满足充电条件并输出 比较结果信号为1，如果充电阵母线电压小于充电口限电压，则不满足充电条件并输出比较 结果信号为0,然后将比较结果信号送至第二主误差放大器计数单元；
[0009] 第二主误差放大器计数单元，分别对满足充电条件的比较结果信号和不满足充电 条件的比较结果信号进行计数，当满足充电条件的比较结果信号的计数值达到预先设定的 次数时，则输出充电控制信号为1，当不满足充电条件的比较结果的计数值达到预先设定的 次数时，则输出充电控制信号为0,然后将充电控制信号输出至充电控制器模块；
[0010] 第=运算放大器单元，从外界获取供电阵母线电压或充电阵母线电压，如果供电 阵母线电压大于或等于供电阵分流口限电压，则满足供电阵分流条件并输出比较结果信号 为1，如果供电阵母线电压小于供电阵分流口限电压，则不满足供电阵分流条件并输出比较 结果信号为0,然后将比较结果信号送至第=主误差放大器计数单元；如果充电阵母线电 压大于或等于充电阵分流口限电压，则满足充电阵分流条件并输出比较结果信号为1，如果 充电阵母线电压小于充电阵分流口限电压，则不满足充电阵分流条件并输出比较结果信号 为0,然后将比较结果信号送至第=主误差放大器计数单元
[0011] 第=主误差放大器计数单元，分别对满足供电阵分流条件的比较结果信号和不满 足供电阵分流条件的比较结果信号进行计数，当满足供电阵分流条件的比较结果信号的计 数值达到预先设定的次数时，则输出供电阵分流控制信号为1，当不满足供电阵分流条件的 比较结果的计数值达到预先设定的次数时，则输出供电阵分流控制信号为0,然后将供电阵 分流控制信号输出至供电阵分流控制器模块；分别对满足充电阵分流条件的比较结果信号 和不满足充电阵分流条件的比较结果信号进行计数，当满足充电阵分流条件的比较结果信 号的计数值达到预先设定的次数时，则输出充电阵分流控制信号为1，当不满足充电阵分流 条件的比较结果的计数值达到预先设定的次数时，则输出充电阵分流控制信号为0,然后将 充电阵分流控制信号输出至充电阵分流控制器模块；
[0012] 放电控制器模块，包括控制升压的占空比计算单元、升压调节器单元、裡离子蓄电 池放电电流计算单元、裡离子蓄电池损坏检测单元，其中，
[0013] 控制升压的占空比计算单元，采样获取n-1周期调节后的母线电压和放电母线电 压设定值，将n-1周期调节后的母线电压减去放电母线电压设定值得到第n周期的母线 电压误差信号为e(n)，计算升压控制信号的增量A at(n)，然后计算升压控制信号占空比 at(n)，并将升压控制信号占空比传给升压调节器单元；其中，
[0014] a r(n)=a r(n-l)+A a r(n)
[00巧]AQr(n) =Krp[e(n)-e(n-l)]+TK"e(n)+Krd[e(n)-2e(n-l)+e(n-^]/T，K。、K"、Kfd分别为放电控制器的比例积分微分增益，e(n-l)为第n-1周期的母线电压误差信号， e(n-。为第n-2周期的母线电压误差信号，a>-1)为上周期升压控制信号占空比；
[0016] 升压调节器单元，接收升压控制信号占空比，获取升压前的裡离子蓄电池开环电 压和是否升压控制信号，计算升压调节后的裡离子蓄电池开环电压，同时接收放电控制信 号，如果放电控制信号为1且是否升压控制信号为1，则将升压调节后的裡离子蓄电池开 环电压作为裡离子蓄电池开环电压U(n)并送至裡离子蓄电池放电电流计算单元，否则将 n, ?Vb作为裡离子蓄电池开环电压U(n)并送至裡离子蓄电池放电电流计算单元；其中，升 压调节后的裡离子蓄电池开环电压为
[0017]
【主权项】
1. 一种航天器S4R电源控制器模拟系统，其特征在于包括：主误差放大器模块、放电控 制器模块、充电控制器模块、供电阵分流控制器模块和充电阵分流控制器模块，其中： 主误差放大器模块：包括第一运算放大器单元、第二运算放大器单元、第三运算放大器 单元和第一主误差放大器计数单元、第二主误差放大器计数单元、第三主误差放大器计数 单元，其中： 第一运算放大器单元，从外界获取供电阵母线电压，比较获取的供电阵母线电压和放 电门限电压，如果供电阵母线电压小于或等于放电门限电压，则满足放电条件并输出比较 结果信号为1，如果供电阵母线电压大于放电门限电压，则不满足放电条件，并输出比较结 果信号为〇,然后将比较结果信号送至第一主误差放大器计数单元； 第一主误差放大器计数单元，分别对满足放电条件的比较结果信号和不满足放电条件 的比较结果信号进行计数，当满足放电条件的比较结果信号的计数值达到预先设定的次数 时，则输出放电控制信号为1，当不满足放电条件的比较结果的计数值达到预先设定的次数 时，则输出放电控制信号为0,然后将放电控制信号输出至放电控制器模块； 第