本发明属于分布式直流微电网,具体涉及一种分布式大功率卫星电源控制器。
背景技术:
1、卫星电源系统是保障卫星正常运行的关键组成部分,其性能和可靠性直接影响着整个卫星的工作效果。传统的卫星电源系统采用集中式架构,由光伏电池、分流调节器、蓄电池充放电控制器、蓄电池组等组件构成。然而,这种结构存在一系列问题,如能量利用率低、系统难以精确调控等,一旦其中的某一部分出现问题,可能整个系统都会受到影响,因此一般采用冗余架构设计。因此迫切需要一种更为先进和可靠的电源系统。为了解决这些问题,分布式架构成为一个备受关注的方向。
2、分布式卫星电源系统通过采用多个独立的分布式单元对系统进行供电,每个分布式单元都可以独立工作。这种架构可以通过合理分配多个分布式单元的能量给负载提供稳定的能量,从而提高整个系统的能量利用效率,避免造成能量的浪费,并可大幅增加整个系统的输出功率等级。与传统的集中式结构相比,在分布式卫星电源系统中,如果其中某个分布式单元出现故障或损坏,不会影响到整个系统的正常运行,同时还具备较强的可扩展性和动态响应能力。
3、以往的分布式卫星电源结构通常通过将多个分布式单元通过独立的多端口变换器连接起来。然而,现有的多端口变换器在多个分布式单元之间的能量分配不均匀,存在大量不必要的能量损失。
技术实现思路
1、为了解决传统的分布式结构中多端口变换器在多个分布式单元之间的能量分配不均匀,存在大量不必要的能量损失的问题,本发明提供了一种分布式大功率卫星电源控制器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:
2、本发明提供一种分布式大功率卫星电源控制器,包括:原边绕组单元、第一副绕组单元和第二副绕组单元;其中,所述原边绕组单元、所述第一副绕组单元和所述第二副绕组单元中的任意两个绕组单元之间通过绕组互感;所述原边绕组单元具有电池端口,所述电池端口用于连接具有可充放电功能的电池;所述第一副绕组单元具有负载端口,所述负载端口用于连接第一负载;所述第二副绕组单元具有能量路由端口,所述能量路由端口用于连接电能输入设备或第二负载;所述原边绕组单元,用于向所述第一副绕组单元和所述第二副绕组单元输出电能;所述第一副绕组单元,用于向所述原边绕组单元输出电能,以及为所述第一负载供电;所述第二副绕组单元,用于向所述原边绕组单元和所述第一副绕组单元输出电能或为所述第二负载供电。
3、本发明具有如下有益技术效果:针对传统的分布式结构中多端口变换器在多个分布式单元之间的能量分配不均匀,存在大量不必要的能量损失的问题,基于本发明提出的分布式大功率卫星电源控制器,将分布式大功率卫星电源控制器中的原边绕组单元作为电能提供单元,第一副绕组单元作为输出单元,两者之间通过绕组互感来传递电能,以及安排第二副绕组单元与原边绕组单元和第一副绕组单元互感,以起到接收多余电能和补充输入电能的作用。通过使用绕组,以在原边绕组单元、第一副绕组单元和第二副绕组单元之间进行无接触的能量传递,由于各单元之间不存在多级功率变换,可有效提高卫星电源控制器所控制的分布式卫星电源系统的能量转换效率,避免整个分布式卫星电源系统的输出功率不均匀,有效提高系统的能量利用效率,增强整个分布式卫星电源系统的鲁棒性和可靠性。
4、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
1.一种分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,包括:原边绕组单元、第一副绕组单元和第二副绕组单元;其中,所述原边绕组单元、所述第一副绕组单元和所述第二副绕组单元中的任意两个绕组单元之间通过绕组互感;
2.根据权利要求1所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述电池端口包括光伏电池端口和蓄电池端口;所述原边绕组单元包括:开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、电感l1、电感l2、高频电感lf1和第一绕组t1;其中,
3.根据权利要求1所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述第一副绕组单元包括:开关管s5、开关管s6、开关管s7、开关管s8、高频电感lf2和第二绕组t2;其中,
4.根据权利要求1所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述第二副绕组单元包括:开关管s9、开关管s10、开关管s11、开关管s12、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、高频电感lf3和第三绕组t3;
5.根据权利要求1所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述电池端口包括光伏电池端口和蓄电池端口;所述分布式大功率卫星电源控制器还包括:同步控制电路、第一控制电路和第二控制电路;
6.根据权利要求5所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述第一副绕组单元的控制端包括:开关管s5、开关管s6、开关管s7、开关管s8的栅极;所述第一控制电路包括:电压采样单元、第一比较器、第一pi调节器、第一移相控制器、第二移相控制器、第一pwm发生器、第一反相器和第二反相器;其中,
7.根据权利要求5所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述第二副绕组单元的控制端包括:开关管s9、开关管s10、开关管s11、开关管s12的栅极;所述第二控制电路包括:第一电压电流采样单元、第二电压电流采样单元、输入功率计算单元、输出功率计算单元、第二比较器、第二pi调节器、第三移相控制器、第四移相控制器、第二pwm发生器、第三反相器和第四反相器;其中,
8.根据权利要求5所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述原边绕组单元的控制端包括:开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4的栅极;所述同步控制电路包括:第三电压电流采样单元、电流采样单元、最大功率跟踪模块、第三比较器、第四比较器、第三pi调节器、pid调节器、最小值选取模块、第三pwm发生器、第五移相控制器、第五反相器和第六反相器;其中,
9.根据权利要求2所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述s1和所述s2互补导通,所述s3和所述s4互补导通;所述s1、所述s2、所述s3和所述s4的导通占空比大小相等;所述s3和所述s4的导通时刻滞后于所述s1和所述s2的导通时刻。
10.根据权利要求3所述的分布式大功率卫星电源控制器,其特征在于,所述s5和所述s6互补导通,所述s7和所述s8互补导通;