一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器制造技术

一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器，涉及卫星电源对蓄电池组充电领域。本发明专利技术是为了解决现有缺少保证卫星电源对蓄电池组的稳定充电与稳定终止充电的调节装置的问题。boost拓扑结构电路将输入的母线电压进行升压转换；电流与电压采样反馈控制单元对充电输出的电流与电压进行采样与信号合成完成对反馈信号的获取与输出；PWM控制单元通过反馈信号输出相应的脉宽信号驱动boost电路的NMOS管；控制单元接收卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，该信号有效时控制整个充电电路接通，同时获取蓄电池组的工作温度与电压，在蓄电池组电压达到温度监测信号对应的充电终止电压时停止充电，完成充电过程。用于母线对蓄电池组充电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器。属于卫星电源对蓄电池组充电领域。
技术介绍
随着航空航天技术的高速发展，人造地球卫星被广泛应用于军事、民用以及科学研究等领域。卫星电源系统是卫星平台的重要分系统，它担负着卫星的其他分系统和有效载荷供电的重要功能，其基本功能是通过某种物理变化或化学变化，将光能、核能或化学能转换成电能，根据需要进行储存、调节和变换，然后向航天器各分系统供电。蓄电池是卫星电源系统的重要组成部分，为航天器在地影期的正常工作提供稳定电能。因此在光照期间对其有效的充电尤为重要，并直接影响飞行器在地影期的任务质量。充电调节器是卫星电源系统功率调节功能实现的重要功能单元。在轨道周期内的光照期间，当太阳电池阵的输出功率大于负载需求时电源系统进入充电域，通过充电调节器实现将多余的功率向蓄电池组进行充电，实现稳定卫星电源母线电压与蓄电池组充电的功能。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有缺少保证卫星电源对蓄电池组的稳定充电与稳定终止充电的调节装置的问题。现提供一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器。一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器，它包括蓄电池组和卫星电源母线，它还包括boost拓扑结构电路、电压与电流采样反馈控制单元、PWM控制单元、驱动电路、控制单元和开关S，boost拓扑结构电路，用于将卫星电源母线输出的电压进行相应的升压转换，实现由卫星电源母线电压向蓄电池组的充电电能传输，然后将充电输出的电压及电流输出给电压与电流采样反馈控制单元；电压与电流采样反馈控制单元，用于对充电输出的电压及电流进行采样，将电压及电流采样信号进行合成得到统一的采样反馈控制信号，然后将该信号反馈给PWM控制单元；PWM控制单元，用于将接收到的采样反馈控制信号经内部的误差放大器与其内部的基准电压进行比较，通过调整开关信号的占空比以实现充电电压的稳定输出，最终输出脉宽信号，该脉宽信号通过驱动电路驱动boost拓扑结构电路的NMOS管；控制单元，用于接收对卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，在使能信号有效时控制开关S闭合，使boost拓扑结构电路接通，从而使整个充电电路接通为蓄电池组充电，同时获取蓄电池组在充电过程中的温度监测信号Tbattery与电压监测信号Vbattery，根据温度监测信号Tbattery得到其相对应的充电终止电压Vstop，当电压监测信号Vbattery达到充电终止电压的Vstop，输出充电终止信号，切断开关S，从而断开boost拓扑结构电路，使整个充电电路停止对蓄电池的充电。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用基于boost电路原理的开关电源电路，由boost拓扑结构电路、电压与电流采样反馈控制单元，PWM控制单元，控制单元组成。boost拓扑结构电路实现充电调节的功率传输与电平转换功能，将输入电压进行相应的升压转换。电压与电流采样反馈控制单元实现对充电输出的电流与电压进行采样与信号合成，完成对反馈信号的获取与输出。PWM控制单元通过反馈信号输出相应的脉宽信号并驱动boost电路的开关管。控制单元接受对卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，在使能信号有效时控制开关S开启，使得boost拓扑结构电路接通从而使得整个充电电路接通。并通过获取蓄电池组的工作温度与电压，在蓄电池组电压达到温度监测信号对应的充电终止电压时停止充电，完成充电过程。本专利技术一方面，根据镍镉蓄电池的电化学特性，在光照期实现镍镉蓄电池组的恒流恒压充电功能，另一方面，根据镍镉蓄电池的温度特性，充电的过程中根据温度监测信号与其对应的V-T充电终止曲线得到相应温度对应的充电终止电压，从而在合适的充电终止电压时完成充电终止功能。综上两方面，实现卫星电源在光照期实现对蓄电池组的稳定充电与稳定终止充电。放电调节器是卫星电源系统功率调节的关键单元，本设计的成果将成为卫星电源系统重要组成单元，其研制具有很大的现实意义与实用价值。本专利技术具有的优点为：1、实现基于boost电路的充电电路实现充电功率传输与电平转换；2、实现充电电流与充电电压采样并实现电路采样信号与电压采样信号合并；3、实现PWM反馈控制环路功能，稳定输出电压与电流的稳定；4、实现对蓄电池组温度信号与电压信号的处理并输出充电终止信号完成整个充电过程。附图说明图1为具体实施方式一所述的一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器的原理图；图2为一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器中boost拓扑结构电路的原理图；图3为boost拓扑结构电路的工作波形图，其中，ug表示开关管栅极电压，uVT表示二极管正极电压，uL表示电感电压，iL表示电感电流，iVT表示二极管电流，iC表示电容电流I1表示电感电流变化最小值，I2表示电感电流变化最大值，t1表示开关挂在一个周期内的导通时间，t2表示开关周期结束时间，Ud表示输入电压稳态值，Uo表示电感L电流的变化；图4为boost拓扑结构电路中NMOS管的导通状态图；图5为boost拓扑结构电路中NMOS管的关闭状态图；图6为一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器中电压与电流采样反馈控制单元的原理图；图7为一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器中PWM控制单元的原理图；图8为一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器中控制单元的原理图；图9为控制单元的流程图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器，它包括蓄电池组和卫星电源母线，它还包括boost拓扑结构电路1、电压与电流采样反馈控制单元2、PWM控制单元3、驱动电路4、控制单元5和开关S，boost拓扑结构电路1，用于将卫星电源母线输出的电压进行相应的升压转换及实现充电调节，然后将充电输出的电压及电流输出给电压与电流采样反馈控制单元2；电压与电流采样反馈控制单元2，用于对充电输出的电压及电流进行采样，将电压及电流采样信号进行合成得到统一的采样反馈控制信号，然后将该信号反馈给PWM控制单元3；PWM控制单元3，用于将接收到的采样反馈控制信号经内部的误差放大器后，通过调整开关信号的占空比以实现充电电压的稳定输出，最终输出脉宽信号，该脉宽信号通过驱动电路4驱动boost拓扑结构电路1的NMOS管；控制单元5，用于接收对卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，在使能信号有效时控制开关S闭合，使boost拓扑结构电路1接通，从而使整个充电电路接通为蓄电池组充电，同时获取蓄电池组在充电过程中的温度监测信号Tbattery与电压监测信号Vbattery，根据温度监测信号Tbattery得到其相对应的充电终止电压Vstop，当电压监测信号Vbattery达到充电终止电压的Vstop，输出充电终止信号，切断开关S，从而断开boost拓扑结构电路1，使整个充电电路停止对蓄电池的充电。本实施方式中，控制单元接收对卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，在使能信号有效时控制开关S接通boost拓扑结构电路1，使整个充电电路接通。并通过获取蓄电池组的工作温度与电压，在蓄电池组电压达到温度监测信号对应的充电终止电压时停止充电，完成充电过程。本实施方式中，控制单元设计如图8所示。控制单元接收蓄电池组在充电过程中的温度监测信号Tbattery与电压监测信号Vbattery，根据温度监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器，它包括蓄电池组和卫星电源母线，其特征在于，它还包括boost拓扑结构电路(1)、电压与电流采样反馈控制单元(2)、PWM控制单元(3)、驱动电路(4)、控制单元(5)和开关S，boost拓扑结构电路(1)，用于将卫星电源母线输出的电压进行相应的升压转换，实现由卫星电源母线电压向蓄电池组的充电电能传输，然后将充电输出的电压及电流输出给电压与电流采样反馈控制单元(2)；电压与电流采样反馈控制单元(2)，用于对充电输出的电压及电流进行采样，将电压及电流采样信号进行合成得到统一的采样反馈控制信号，然后将该信号反馈给PWM控制单元(3)；PWM控制单元(3)，用于将接收到的采样反馈控制信号经内部的误差放大器与其内部的基准电压进行比较，通过调整开关信号的占空比以实现充电电压的稳定输出，最终输出脉宽信号，该脉宽信号通过驱动电路(4)驱动boost拓扑结构电路(1)的NMOS管；控制单元(5)，用于接收对卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，在使能信号有效时控制开关S闭合，使boost拓扑结构电路(1)接通，从而使整个充电电路接通为蓄电池组充电，同时获取蓄电池组在充电过程中的温度监测信号Tbattery与电压监测信号Vbattery，根据温度监测信号Tbattery得到其相对应的充电终止电压Vstop，当电压监测信号Vbattery达到充电终止电压的Vstop，输出充电终止信号，切断开关S，从而断开boost拓扑结构电路(1)，使整个充电电路停止对蓄电池的充电。...

【技术特征摘要】
1.一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器，它包括蓄电池组和卫星电源母线，其特征在于，它还包括boost拓扑结构电路(1)、电压与电流采样反馈控制单元(2)、PWM控制单元(3)、驱动电路(4)、控制单元(5)和开关S，boost拓扑结构电路(1)，用于将卫星电源母线输出的电压进行相应的升压转换，实现由卫星电源母线电压向蓄电池组的充电电能传输，然后将充电输出的电压及电流输出给电压与电流采样反馈控制单元(2)；电压与电流采样反馈控制单元(2)，用于对充电输出的电压及电流进行采样，将电压及电流采样信号进行合成得到统一的采样反馈控制信号，然后将该信号反馈给PWM控制单元(3)；PWM控制单元(3)，用于将接收到的采样反馈控制信号经内部的误差放大器与其内部的基准电压进行比较，通过调整开关信号的占空比以实现充电电压的稳定输出，最终输出脉宽信号，该脉宽信号通过驱动电路(4)驱动boost拓扑结构电路(1)的NMOS管；控制单元(5)，用于接收对卫星电源母线电压的误差放大得到的充电使能信号，在使能信号有效时控制开关S闭合，使boost拓扑结构电路(1)接通，从而使整个充电电路接通为蓄电池组充电，同时获取蓄电池组在充电过程中的温度监测信号Tbattery与电压监测信号Vbattery，根据温度监测信号Tbattery得到其相对应的充电终止电压Vstop，当电压监测信号Vbattery达到充电终止电压的Vstop，输出充电终止信号，切断开关S，从而断开boost拓扑结构电路(1)，使整个充电电路停止对蓄电池的充电。2.根据权利要求1所述的一种卫星电源镍镉蓄电池充电调节器，其特征在于，boost拓扑结构电路(1)包括电感L、NMOS管VT、二极管D、电容C和电阻R，电感L的一端同时连接二极管D的正极和NMOS管VT的漏极，二极管D的负极同时连接电容C的一端和电阻R的一端，电容C的另一端同时连接电阻R的另一端、NMOS管VT的源极和卫星电源母线的一端，电感L的另一端连接开关S的一端，开关S的另一端连接卫星电源母线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大同，路景枫，刘连胜，宋宇晨，彭宇，彭喜元，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23