卫星电源系统半实物仿真研究

论文摘要

电源系统作为卫星平台的一个重要组成部分,对保障卫星有效载荷及星上其他分系统的稳定可靠运行发挥重要的作用,也是卫星在轨工作寿命的决定性影响因素。电源系统仿真研究是开展电源系统研制工作的一项重要内容,本文对卫星电源系统的半实物仿真问题进行了较为充分的研究。首先对卫星电源系统、卫星电源全数学仿真以及卫星电源半实物仿真等方面的国内外发展情况进行了充分调研;在此基础上以某卫星为研究对象,进行了太阳电池阵、一次电源控制器、蓄电池的数学建模,并对模型性能进行验证;随后完成了卫星电源半实物仿真系统方案设计,以数学模型为基础,结合程控电源、程控电子负载及一次电源控制器等实物开发了卫星电源系统半实物仿真系统;最后以背景型号为例进行了仿真算例验证,结果显示电源半实物仿真系统能够模拟在轨太阳电池阵、蓄电池的实际输出特性,可用于卫星电源系统设计过程中设计参数的验证。本文的相关研究成果可用于验证卫星一次电源系统各种功能、性能并发现设计缺陷,方便设计人员改进、完善设计,达到卫星整体优化设计的目的,具有较好的工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 卫星电源系统仿真概述
• 1.1 卫星电源系统概况
• 1.1.1 卫星电源系统功能
• 1.1.2 卫星电源系统组成
• 1.2 卫星太阳电池阵蓄电池电源系统概况
• 1.3 卫星电源系统数学仿真研究进展
• 1.3.1 国外研究情况
• 1.3.2 国内研究情况
• 1.4 卫星电源系统半实物仿真技术国内外发展情况
• 1.4.1 VPEC卫星电源系统的建模和仿真工作
• 1.4.2 VPEC开发的卫星电源测试平台
• 1.5 本文内容安排
• 第二章 卫星电源系统数学模型建立
• 2.1 太阳电池阵数学模型
• 2.1.1 太阳电池阵数学模型的建立
• 2.1.2 太阳电池阵输出特性受环境的影响
• 2.1.3 太阳电池阵数学模型测试
• 2.2 蓄电池数学模型
• 2.2.1 基于电化学经验公式的建模方法
• 2.2.2 基于实验数据的蓄电池统计模型
• 2.2.3 蓄电池数学模型测试
• 2.3 一次电源控制器数学模型
• 2.3.1 一次电源控制器算法流程
• 2.3.2 充放电判断
• 2.3.3 充电控制器（BCR）
• 2.3.4 放电控制器（BDR）
• 2.3.5 分流器（Shunter）
• 2.4 本章小结
• 第三章 卫星电源半实物仿真系统总体设计
• 3.1 卫星总体对电源系统的设计要求与制约条件
• 3.2 卫星半实物仿真系统组成和功能
• 3.3 电源半实物仿真系统组成和功能
• 3.3.1 系统组成
• 3.3.2 功能概述
• 3.4 总体设计
• 3.4.1 硬件总体设计
• 3.4.2 软件总体设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 卫星电源半实物仿真系统开发
• 4.1 一次电源控制器原理样机
• 4.2 太阳电池阵半实物仿真模拟器开发
• 4.2.1 开发平台选择
• 4.2.2 硬件设计
• 4.2.3 接口设计
• 4.2.4 仿真流程
• 4.2.5 软件模块开发
• 4.3 蓄电池半实物仿真模拟器开发
• 4.3.1 开发平台选择
• 4.3.2 接口设计
• 4.3.3 仿真流程
• 4.3.4 软件模块开发
• 4.4 电源监测设备开发
• 4.4.1 开发平台选择
• 4.4.2 接口设计
• 4.4.3 仿真流程
• 4.4.4 软件模块开发
• 4.5 本章小结
• 第五章 电源系统仿真算例
• 5.1 背景型号总体要求和指标
• 5.2 仿真结果
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果论文