一种卫星太阳电池阵在轨测试电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星太阳电池阵在轨测试电路，属于卫星太阳电池阵测试领域。
【背景技术】
[0002]现有各卫星均采用了太阳电池阵结合蓄电池组的联合拓扑结构。太阳电池阵作为卫星的发电设备，为卫星在轨运行时提供太阳能向电能的转换。由于在太空中运行时会受到诸如空间离子辐照衰减因子、紫外辐照衰减因子、微流体碰撞和冷热交变等因素影响的衰减因子的影响，太阳电池阵的在轨功率会有所衰减。此外地球反照和星体遮挡也会影响太阳电池阵的在轨功率。
[0003]太阳电池阵输出功率在轨测试结果可以为卫星设计提供了准确的在轨实测依据，为卫星在轨使用提供详实可靠的数据保障。从在轨数据分析得到的衰降系数，为长寿命卫星设计时太阳阵设计提供了可靠的数据支持，尤其在卫星寿命要求越来越长时，精确可靠的太阳阵在轨数据分析更为重要。
[0004]现有卫星无针对IV曲线的专用在轨测试电路，而是利用现有的太阳电池阵电流、母线电压和太阳电池阵温度遥测等(如图1所示)数据进行分析处理，该方法利用在太阳电池阵输出段采到的太阳电池阵输出电流，在一次电源母线采到的母线电压以及在太阳电池阵上布置的热敏电阻采集相关遥测。当太阳光照射在太阳电池阵上时，微处理器采集太阳电池阵电流、母线电压和太阳电池阵温度等遥测打包成遥测包，每Is传送至通信模块，通过星上处理模块、星地通信单元传至地面。地面人员根据在轨不同模式下的太阳电池阵电流遥测数据、温度遥测数据和姿态数据进行计算，通过归一化方法剔除入射角、日地距离因子等对太阳电池阵的影响，从而得到衰降系数。
[0005]综上所述，完整的IV曲线(如图2所示)应该包括从开路电压点直到短路电流点的全部数据。而现有方法的数据采样点少，工作点的电压电流基本稳定不变，得到数据仅仅是IV曲线上孤立的几个点，不能直观、全面地反映整条太阳电池的IV曲线，更无法提供定量分析所太阳电池阵性能衰降需要的全部数据。
[0006]图5中横坐标是太阳电池阵输出电压，纵坐标是太阳电池阵输出电流，虚线是整条IV曲线示意图，圆点部分是在轨太阳电池阵输出电压电流数据。图5中根据现有方法得到的测量结果，不是一条完整的测试曲线，而是太阳电池阵工作在一次母线电压时的工作点电压电流，随着负载变化而小幅变化。因为一次母线电压被电源控制器调控在28.5V±1V范围内，图5中M所指向范围即是太阳电池阵输出电压在28.5V ± IV范围内时，对应的部分曲线在IV曲线上的位置。该部分曲线仅仅是整条IV曲线的一部分，无法显示短路电流、开路电压的变化，更无法显示太阳电池阵随温度、在轨寿命等变化导致的IV曲线的整体漂移。如当温度变化时，IV曲线恒流段将变短，同时开路电压点左移，但由于太阳电池阵设计时确保了工作点能在不同温度下均工作在恒流段，则图5中的M代表的数据无法表示IV曲线的左移。
【发明内容】
[0007]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提出了一种卫星太阳电池阵在轨测试电路，实时获取太阳电池阵在轨变化数据，得到的IV曲线(图3)可以反映涵盖短路电流、开路电压、工作点电压/电流全部参数，直观评估太阳电池阵在轨性能，获得长期在轨飞行的衰减数据。
[0008]本发明的技术解决方案是:一种卫星太阳电池阵在轨测试电路，包括太阳电池阵、星上电子设备、星上信息处理单元、星地通信单元。
[0009]太阳电池阵包括第一太阳电池阵、第二太阳电池阵。
[0010]星上电子设备，包括开关切换电路、测温电路、IV测试电路、模数转换器、微处理器、通信模块。
[0011]其中IV测试电路包括电压采集电路、电流采集电路、负载调节电路。
[0012]外部星上用电设备通过一次电源母线和第一太阳电池阵串联。
[0013]卫星在轨工作时，第一太阳电池阵受太阳光照射后向一次电源母线供电，第二太阳电池阵受太阳光照射后，在切换开关电路的控制下向一次电源母线供电，切换开关电路的初始状态为将第二太阳电池阵连接在一次电源母线上，即切换开关电路的初始状态实现第一太阳电池阵和第二太阳电池阵均向一次电源母线供电；
[0014]切换开关电路在初始状态时，电流采集电路通过开关切换电路从第二太阳电池阵采集到的电流为0，相应电压采集电路采集到的电压为0，测温电路采集第二太阳电池阵的温度，将温度转换为电压值并将该电压值变换为O?5V模拟量No传递给模数转换器，模数转换器将电压Vo转换为数字量Dl，然后送至微处理器；
[0015]当通信模块收到来自星上信息处理单元发送的IV测试电路接通指令时，微处理器向切换开关电路发出指令脉冲，将切换开关电路切换为测试状态，切换开关电路在测试状态时，第二太阳电池阵接入到IV测试电路中的电流采集电路，此时第二太阳电池阵，即测试太阳阵，连接到IV测试电路中，给负载调节电路供电。
[0016]电压采集电路采集从初始状态切换到测试状态下之后，第二太阳电池阵的电压Vin，即在第二太阳电池阵刚刚连接到IV测试电路的瞬间为起始时刻，Vin从OV开始逐渐升高，直至负载调节电路充电结束，此时Vin升高到最大电压值，该最大电压值即为第二太阳电池阵的开路电压；
[0017]从初始状态切换到测试状态下之后，电流采集电路采集第二太阳电池阵的电流Iin，即在第二太阳电池阵刚刚连接到IV测试电路的瞬间为起始时刻，Iin从最大值，即第二太阳电池阵的短路电流，开始减小，直至负载调节电路充电结束，此时Iin减小到O ;
[0018]从初始状态切换到测试状态下之后，电压采集电路将OV到最大电压值的Vin变换为O?5V模拟量Vout传递给模数转换器，模数转换器将电压Vout转换为数字量D2，送至微处理器；电流采集电路采集负载调节电路中的电流，将该电流值变换为O?5V模拟量传递给模数转换器，模数转换器将该模拟量转换为数字量D3 ;测温电路采集第二太阳电池阵的温度，将温度转换为电压值并将其该电压值变换为O?5V模拟量No传递给模数转换器，模数转换器将电压Vo转换为数字量Dl，然后送至微处理器；
[0019]微处理器，发出指令脉冲，将切换开关电路从初始状态切换为测试状态时开始计时，微处理器在每个程序周期内将数字量Dl、D2、D3组成设备遥测包，然后通过通信模块发送给星上信息处理单元；
[0020]星上信息处理单元识别判断该设备遥测包，然后通过星地通信单元发送给地面测试设备，地面测试设备收到该设备遥测包后，解码得到该太阳电池阵测试状态下的温度、输出电压、输出电流，选取多个温度下，采集到的温度、输出电压、输出电流中的连续数据，绘制该太阳电池阵的IV曲线。
[0021]所述每个程序周期为Is。
[0022]所述选取的多个温度包括0°C，20°C，60°C，90°C。
[0023]所述测温电路包括热敏电阻RT和分压电阻R5，测温电路的分压电阻R5 —端与+5V电压输入相连，分压电阻R5的另一端，作为测温电路的输出端Vo，与热敏电阻RT的一端相连，热敏电阻RT的另一端与信