一种卫星的电源控制器的故障自主管理方法技术

本发明专利技术公开一种卫星能源系统的在轨自主管理系统，包括工作于冷备份方式多套独立工作的下位机模块，连接于蓄电池的多套独立工作的放电调节电路及充电调节电路，以及控制中心。其中，放电调节电路工作于热备份方式，充电调节电路工作于冷备份方式。电源控制器自主运行使能状态、充放电功率调节单元自主管理状态以及充放电意外保护自主开机状态为使能，控制中心采集下位机及蓄电池的遥测参数，并与预设值对比，判断是否出现故障以及故障种类，然后根据所述故障种类，执行对应的预设指令进行自主恢复。恢复。恢复。

A fault autonomous management method of satellite power controller

【技术实现步骤摘要】
一种卫星的电源控制器的故障自主管理方法


[0001]本专利技术涉及航空航天
，特别涉及一种卫星能源系统的在轨自主管理系统及方法。

技术介绍

[0002]卫星能源系统主要指电能的产生、变化、调剂和分配，提供满足技术要求的一次电源。其作为卫星的重要组成部分，承担着整星的供配电任务，能源系统的安全可靠运行是卫星正常运行的重要保障，对提高卫星性能、增强卫星在轨运行寿命起着决定作用。由近几年国内外公布的航天器在轨运行故障统计数据可知，能源系统发生的在轨故障概率比其它分系统都高，为航天器故障发生概率较高的分系统，故障模式主要为运行环境高低温冲击、静电效应和空间带电粒子造成的电路故障与性能衰减。此外，受地面测控站的地域限制，多数情况下地面站不可能对卫星全程实时跟踪，如果能源系统在不可测弧段内发生故障，若不及时采取措施，很可能会错过故障的最佳处理时机，最终导致故障蔓延、损失增大，甚至可能危及整星安全。因此，在卫星整个寿命周期内对能源系统的自主健康状态和自主运行能力进行提升，有助于提高卫星的可靠性和安全性。
[0003]当卫星能源供应出现异常时，需要在脱离地面运控系统支持的情况下，由地面支持变成星上自主控制，对在轨产生的故障自主进行快速识别、诊断和处理，以消除故障或降低故障影响，保证卫星的能源平衡，提高卫星的自主运行能力。特别是中高轨道卫星，地影季持续时间长，并且不可测控弧段时间较长，因此开展能源自主故障诊断与恢复设计是确保卫星全寿命周期在轨健康、可靠运行的关键。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的部分或全部问题，本专利技术一方面提供一种卫星能源系统的在轨自主管理系统，包括：
[0005]电源控制器，包括：
[0006]多套独立工作的下位机模块，工作于冷备份方式；
[0007]多套独立工作的放电调节电路，连接于蓄电池，所述放电调节电路工作于热备份方式；以及
[0008]多套独立工作的充电调节电路，连接于蓄电池，所述充电调节电路工作于冷备份方式；以及
[0009]控制中心，包括：
[0010]下位机软件，用于解析遥测数据及分发间接指令；
[0011]均衡器软件，其通过RS422总线与所述电源控制器软件通信，用于采集处理所述蓄电池的遥测参数；以及
[0012]星载计算机，其通过1553B总线与所述电源控制器软件通信，用于采集能源系统的参数，并在能源系统故障时，确定恢复策略。
[0013]本专利技术另一方面提供一种卫星能源系统的在轨自主管理方法，包括：
[0014]将电源控制器自主运行使能状态、充放电功率调节单元自主管理状态以及充放电意外保护自主开机状态设置为使能；
[0015]采集下位机及蓄电池的遥测参数；
[0016]根据所述遥测参数与预设值对比，判断是否出现故障以及故障种类；
[0017]根据所述故障种类，执行对应的预设指令进行自主恢复。
[0018]进一步地，所述故障种类包括遥测通讯故障、蓄电池放电调节故障、蓄电池充电调节故障、充电调节电路意外触发，以及放电调节电路意外触发。
[0019]进一步地，所述故障以及故障种类的判断包括：
[0020]若连续10帧工程参数计数不更新，和/或连续10帧PCU的参考电压不在指定范围内，则为遥测通讯故障；
[0021]若连续10帧蓄电池的误差电压大于等于第一预设阈值，且蓄电池的充电电流小于等于第二预设阈值，则为蓄电池充电调节故障；
[0022]若连续10帧主误差放大电路
‑
分流调节电路及放电调节电路的电压小于等于第三预设阈值，且放电调节电路的输出电流小于第四预设阈值，则为蓄电池充电调节故障；
[0023]若放电调节电路的输出电流小于等于第五预设阈值，则为放电调节电路意外触发；以及
[0024]若蓄电池组的电压小于等于第六预设阈值，则为充电调节电路意外触发。
[0025]进一步地，所述指定范围为2V
‑
7V，和/或所述第一预设阈值为5V，和/或所述第二预设阈值为0.3A，和/或所述第三预设阈值为8.2V，和/或所述第四预设阈值为3A，和/或所述第五预设阈值为
‑
1A，和/或所述第六预设阈值为36V。
[0026]进一步地，所述遥测通讯故障的自主恢复包括：
[0027]发送指令“电源控制器下位机备通主断”及“均衡下位机备通主断”，且两条指令时间间隔为1秒，稳定后，通过遥测确认电源控制器下位机遥测为主断备通，以及均衡器下位机为主断备通；以及
[0028]判断进出影标志，以决定档位设置：
[0029]若所述进出影标志为“0”，则星载计算机按照出影后的工作模式对蓄电池组进行操作：将PCU充电工况设置为搁置、PCU充电工况设置为使能、蓄电池组加热器的阈值设置为1℃
‑
5℃；蓄电池组电压设置为5档；以及蓄电池电流档设置为3档；以及
[0030]若所述进出影标志为“1”，则星载计算机按照进影前的工作模式对蓄电池组进行操作：将PCU充电工况设置为满充、PCU充电工况设置为使能、蓄电池组加热器的阈值设置为16℃
‑
20℃；蓄电池组电压设置为4档；以及蓄电池电流档设置为7档。
[0031]进一步地，所述蓄电池放电调节故障、蓄电池充电调节故障、充电调节电路意外触发，以及放电调节电路意外触发的自主恢复通过发送指令使得故障电路断电和/或重新加电实现。
[0032]进一步地，所述在轨自主管理方法，还包括：当卫星供电出现故障，星载计算机按照一定时序关闭载荷单机，卫星进入安全模式，并按照进影操作设置蓄电池组：将PCU充电工况设置为满充、蓄电池组加热器的阈值设置为16℃
‑
20℃；蓄电池组电压设置为4档；蓄电池电流档设置为7档；以及启动蓄电池组电量计。
[0033]本专利技术提供的一种卫星能源系统的在轨自主管理系统及方法，针对中高轨道卫星所处空间电磁环境比较复杂，提出了能源系统在轨自主故障诊断与恢复设计，并在北斗导航卫星上进行了验证，通过在轨数据分析，验证了所设计系统能动态实时在线状态检测，有效解决了卫星在轨故障识别诊断、处理及恢复，实现在轨自主维护，提高卫星的运行寿命，为后续其他型号在轨稳定运行管理提供设计及应用参考，具有重要的工程实践意义。
附图说明
[0034]为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0035]图1示出本专利技术一个实施例的一种卫星能源系统的在轨自主管理系统的结构示意图；
[0036]图2示出本专利技术一个实施例的一种卫星能源系统的下位机的在轨自主管理流程示意图；
[0037]图3示出本专利技术一个实施例的一种卫星能源系统的功率调节单元的在轨自主管理流程示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星的电源控制器的故障自主管理方法，其特征在于，所述电源控制器采用冗余设计，包括：2套独立工作的下位机模块，其工作与冷备份方式；6套独立工作的放电调节电路BDR
1A
、BDR
2A
、BDR
3A
、BDR
1B
、BDR
2B
、BDR
3B
，其中，BDR
1A
、BDR
2A
、BDR
3A
对应于A蓄电池组的放电功能，BDR
1B
、BDR
2B
、BDR
3B
对应于B蓄电池组的放电功能；以及6套独立工作的充电调节电路BCR
1A
、BCR
2A
、BCR
3A
、BCR
1B
、BCR
2B
、BCR
3B
，其中，BCR
1A
、BCR
2A
、BCR
3A
对应于A蓄电池组的充电功能，BCR
1B
、BCR
2B
、BCR
3B
对应于B蓄电池组的充电功能；所述故障自主管理方法包括下位机故障诊断与恢复、功率调节单元故障诊断与恢复以及防止功率调节单元意外触发。2.如权利要求1所述的故障自主管理方法，其特征在于，所述下位机故障诊断与恢复包括：使能下位机自主管理功能；以及实时监测工程参数计数以及参考电压，若连续10帧的工程参数计数未增加，和/或连续10帧的参考电压不在2V
‑
7V范围内，则进行主备切机，其中，所述主备切机包括：发送指令“电源控制器下位机备通主断”及“均衡下位机备通主断”，且两条指令时间间隔为1秒，稳定后，通过遥测确认电源控制器下位机遥测为主断备通，以及均衡器下位机为主断备通；以及判断进出影标志，通过上注设置蓄电池组电压档位、电流档位以及蓄电池组加热器的阈值：若所述进出影标志为“0”，则将电源控制器充电工况设置为搁置、电源控制器充电工况设置为使能、蓄电池组加热器的阈值设置为1℃
‑
5℃、蓄电池组电压设置为5档、蓄电池电流档设置为3档；以及若所述进出影标志为“1”，则将电源控制器充电工况设置为满充、电源控制器充电工况设置为使能、蓄电池组加热器的阈值设置为16℃
‑
20℃、蓄电池组电压设置为4档、蓄电池电流档设置为7档。3.如权利要求1所述的故障自主管理方法，其特征在于，功率调节单元故障诊断与恢复包括充电功率调节单元故障诊断与恢复以及放电功率调节单元故障诊断与恢复。4.如权利要求3所述的故障自主管理方法，其特征在于，所述充电功率调节单元故障诊断与恢复包括：使能充电功率调节单元自主管理功能；以及实时监测所述A蓄电池组及B蓄电池组的误差电压以及充电电流，若任一蓄电池连续10帧的误差电压大于等于5V，且充电电流小于等于0.3A，则将所述蓄电池对应的加电状态为ON的充电调节电路断电，间隔1S后重新加电。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宝军，沈苑，孔陈杰，陈天明，张强，何盼，李锐，习成献，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：