卫星集中供电功率扩容及可靠备份方法及电路与流程

本发明涉及卫星集中供电功率扩容及可靠备份方法及电路。

背景技术：

供配电分系统地面测试设备是卫星研制过程中必不可少的组成部分。在地面集中供电方式中，多采用单电源输出方式为卫星供电。但单电源供电在综合测试中又存在一定的弊端：

(1)单台电源输出功率有限，难以满足目前大功率平台需求

通信卫星平台在逐步发展，功率需求越来越大，对地面测试设备的要求越来越高。针对目前常采用的Aglient直流稳压电源产品，在满足卫星母线电压基础上，输出电流受限。如果采用单台电源供电，则不能满足整星大功率测试需求。

(2)整星电测期间，单电源输出异常，可能会引起整星掉电故障，导致卫星单机受损。

通信卫星综合测试的某些阶段主要使用集中供电方式为整星供电。使用一台电源作为集中供电手段，电源故障情况下，会导致整星掉电，使星上设备处于不定状态，且容易使设备受损，以往发生过此类问题。

(3)故障排除存在风险，且影响测试效率

单电源故障后，需要测试人员手动更换备份方式进行故障排除，而在进行设备更换时，设备与卫星接口之间多处于连接状态，不可提前对供电系统进行联调验证，如果此时出现电缆连接错误、正负反接、虚接等情况时，会对卫星造成不可逆的损伤。同时，卫星测试中断，地面设备更换会影响测试进程。

(4)发射场发射日无人值守需求

通常在发射当日，供配电岗位测试人员同集中供电设备都在发射区测试间，测试人员进行起飞状态设置、监视星上产品及地面设备状态、直至发射前几分钟测试人员方可撤离。但是对于某些发射环境，不具备人员陪同设备条件，要求发射区测试间测试人员全部撤离，并且要求集中供电设备在无人值守的情况下保证发射任务圆满完成。如果仍采用单电源供电方式，一旦出现电源异常，则不能及时对异常电源做出处理，会影响大系统发射日流程。为了增强供电输出可靠性，采用电源热备方案，双电源并联输出，可以解决单电源异常问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了卫星集中供电功率扩容及可靠备份方法及电路，解决了单电源输出功率小的问题，解决单电源供电通路故障问题造成整星掉电问题，解决单采样线故障造成的电源过压保护问题。

本发明的技术解决方案是：卫星集中供电功率扩容及可靠备份方法，包括如下步骤：

(1)将第一供电电源、第二供电电源并联，将第一供电电源的正端连接通路控制设备的供电通路1继电器，负端连接一次母线负端；将第二供电电源的正端连接通路控制设备的供电通路2继电器，负端连接一次母线负端；第一供电电源和第二供电电源在供电通路1继电器、供电通路2继电器后端通过防倒灌二极管并联输出到一次母线正端；第一供电电源和第二供电电源在近端采样1继电器、近端采样2继电器的后端并联输出到一次母线正端，完成通路控制电路连接，整星负载连接母线正端、负端；

(2)根据外部指令选择第一供电电源、第二供电电源作为主供电电源，另一个作为备份电源；当整星负载大于主供电电源的输出能力时，第一供电电源、第二供电电源均正常工作，通过母线为卫星整星负载供电；当整星负载小于主供电电源的输出能力时，为主供电电源输出，备份电源等待，如果主供电电源出现故障，则备份电源通过母线为卫星整星负载供电。

所述的第一供电电源、第二供电电源的输出模式相同，均为恒压输出；工作电流相同，均不超过过流保护点，作为主工作供电电源的第一供电电源电压略高于作为备份的第二供电电源电压。

卫星集中供电功率扩容及可靠电路，包括第一供电电源、第二供电电源、供电通路1继电器、一次母线、供电通路2继电器、防倒灌二极管、近端采样1继电器、近端采样2继电器；

第一供电电源、第二供电电源并联，第一供电电源正端连接通路控制设备的供电通路1继电器，负端连接一次母线负端；第二供电电源的正端连接通路控制设备的供电通路2继电器，负端连接一次母线负端；第一供电电源和第二供电电源在供电通路1继电器、供电通路2继电器后端通过防倒灌二极管并联输出到一次母线正端；第一供电电源和第二供电电源在近端采样1继电器、近端采样2继电器的后端并联输出到一次母线正端，完成通路控制电路连接，整星负载连接母线正端、负端。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明双电源独立控制，功率输出时，主份电源先行输出，在功率不满足整星供电需求或主份故障后，备份电源及时输出；双电源独立采样，且为远端采样方式；供电通路功率满足双电源最大输出能力需求；设置故障保护机制，保证整星供电安全。

附图说明

图1为单电源-单通路-单采样方案图；

图2为双电源-双供电-双采样方案示意图；

图3为一台供电电源输出异常故障分析及处理树；

图4为两台供电电源输出异常故障分析及处理树。

具体实施方式

卫星集中供电，如果采用一直流稳压电源作为供电输出设备，设备外部接口连接关系如图1所示，主阵配电器内部含有一路功率通路控制继电器，一路采样通路控制继电器，其中继电器为磁保持继电器，双触点并联控制通路通断。直流稳压电源功率输出正端连接主阵配电器中供电通路继电器正端，负端连接一次母线负端，继电器后端通过防倒灌二极管连接到一次母线正端，从而为整星负载供电。电源输出设置为恒压输出模式，输出电压依据一次母线特性设置，输出电流依据电源最大输出能力设置。

图1供电方式，直流稳压电源一旦故障，其处理方式比较复杂，如图3所示。直流稳压电源出现过压保护，输出为0，遥测异常等故障问题时，首先需要判断卫星蓄电池组是否已经接入，如果未接入，则此时卫星已经非预期地断电，需要断开主阵配电器内部的供电通路和采样通路继电器，通过更换备份供电电源，并进行等效器联调工作，确认无误后，重新上电。如果故障出现时，卫星蓄电池组已经接入，则整星负载功率由蓄电池组提供，与外部电源供电通路已经断开，此时需要通过断开主阵配电器内部供电和采样通路开关，断开通路电缆，更换备份电源，方可恢复集中供电。

本项目的技术方案是：卫星集中供电采用双电源双供电通路双采样通路方法，首先在电源选择上要选用型号及生产批次相同的两台Agilent恒流稳压供电电源作为供电功率输出设备，保证电源自身内阻状态一致；其次在主阵配电器的电路设计上设计双供电通路，双采样通路，供电通路后端通过防倒灌二极管，联合输出为一次母线供电。内部电路采用全对称电路结构，可以有效保证通路控制的独立性，即使一条通路故障，另一条通路可以正常工作。设备外部链接关系如图2所示，将第一供电电源的正端连接通路控制设备的供电通路1继电器，负端连接一次母线负端；将第二供电电源的正端连接通路控制设备的供电通路2继电器，负端连接一次母线负端；第一供电电源和第二供电电源在供电通路1继电器、供电通路2继电器后端通过防倒灌二极管并联输出到一次母线正端；第一供电电源和第二供电电源在近端采样1继电器、近端采样2继电器的后端并联输出到一次母线正端，完成通路控制电路连接，整星负载连接母线正端、负端；两条通道独立控制，互不影响。在直流稳压电源设置方面，设置两台电源输出模式相同，均为恒压输出；设置两台电源工作电流相同，不超过过流保护点；设置第一台电源工作电压为101V，设置第二胎电源工作电压为100.9V，以此保证第一台电源功率优先输出，第二台电源停留在等待输出模式，避免发生电源交替输出，造成母线电压纹波变化。

采用图2供电方式，其故障处理方式比较简单，如图4所示。第一台直流稳压电源出现过压保护，输出为0，遥测异常等故障问题时，其效果是第一台电源输出禁止，不能为卫星供电，第二台电源会自动输出，为一次母线供电，不会影响整星供电，故障电源可以待到测试结束进行处理。

本项目技术方案通过在主阵配电器内部增加通路方式，而不是直流稳压电源后端直接并联方式，可以有效规避电源自身的电流倒灌现象；在主阵配电器内部采用双供电通路，可以保证功率输出稳定性，可靠性，同时满足了工艺需求；双采样通路可以规避单采样通路故障引起直流稳压电源输出升高而产生的过压保护风险。

本发明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。