卫星电源系统的V－T曲线控制--打印文章-电源开发网

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卫星电源系统的V－T曲线控制

http://www.dykf.com 2008/12/10 电源开发网

Abstract：　　A design of using the singlechip to implement voltage-temperature compensation is presented on the base of　V－T curve control principle. Algorithm is improved and the experiment is achieved successfully. The design has real time and reliability.

Keyword：V－T compensation；charge end voltage control；power-sources system

1　引言

　　卫星电源分系统是卫星所有仪器工作的电源，它是卫星电能产生、储存、变换、调节、传输分配和管理的重要分系统。其基本功能是通过物理和化学过程，将太阳的光能、核能或化学能转化为电能，并根据需要对电能进行储存、调节和变换，然后向卫星各分系统不间断供电。我国的卫星大都采用太阳电池/蓄电池供电系统。蓄电池充电终压控制要采用电压－温度补偿法，即V-T曲线控制，蓄电池温度传感器选用铂电阻。硬件控制是温度补偿的常用方法，已经在我国各种型号的卫星上获得成功应用。软件控制是今后充电控制的方向，由于轨道情况复杂，计算机的充电控制程序编写能应对各种工作情况，同时防止星上计算机死机或者单粒子事件发生时，充放电过程中所记录的数据不丢失，计算机短时间恢复工作后能够找到继续工作的起点。本设计应用单片机控制系统进行数据采集、计算和调节。实验表明该控制系统与硬件控制系统相比具有体积小、重量轻、功耗低、适应性强和可靠性高等优点，符合我国卫星的发展方向。

2　V-T曲线控制原理

2.1 V-T曲线

　　V-T曲线的关系为：

　　其中Vs 为状态值，N 为补偿系数，它们都是已知的若干个值。当温度T 升高，电压V 下降，则表明当前的充电电压偏高，需要调节使之降低，这就是电压－温度补偿。

2.2 充电终止控制

　　蓄电池充电终止电压控制采用温度－电压跟踪补偿方案。根据蓄电池的温度与充电终止电压的关系，设置V-T控制曲线与之吻合，实行精确的温度－电压跟踪控制。通过测量蓄电池组的端电压和温度，根据预置的温度补偿电压曲线确定充电结束状态。同时，充电器内部设有保护性充电终止电压控制，在电源控制计算机出现故障时，可以停止蓄电池充电，保证蓄电池组的安全。

2.3 多曲线补偿

　　蓄电池温度传感器安装在蓄电池单体壳体表面，在控制电路中还实施了多种曲线校准和补偿措施，有效地提高了V－T控制曲线的控制精度。V－T控制曲线设计了多条控制曲线，以适应蓄电池组在不同状态下对充电终止电压的要求。

2.4 数据采集

　　星务管理和地面测控系统需要监测星上电源系统的工作状况，电源控制计算机的第二个任务是采集电源分系统主要参数，包括母线电压、母线电流、蓄电池组端电压、温度和充放电电流。本设计现阶段只采集母线电压和温度。

3 硬件设计

　　单片机控制系统的组成如图1所示。单片机选用AT89C51，温度和电压信号分别通过信号调理电路加到8位的A/D转换器ADC0809，单片机根据采样的结果来调节充电电压。为了直观起见和便

于操作，用键盘切换不同的Vs和N值，利用数码管显示相关数据。LED的译码驱动芯片采用MC14499，每片可驱动4个数码管，串行输入，占用单片机的三个I/O端口。系统设计过程中，从元件的选择到电路的设计，保证了系统具有较小的功率消耗，从而将来在星上运行时可使系统功率比硬件控制系统低。

4 软件设计

　　在算法上作了改进，采用实时计算的方法，将计算结果和采样电压比较后再决定蓄电池的终压控制。实时计算法克服了查表法数据量大、占用ROM空间多的缺点，使得控制系统不要进行ROM扩展，仅用AT89C51内的4K字节的ROM就足够了，同时还提高了系统的可靠性。图2是控制系统程序的框图。
　　　

5 结语

　　文章提出的设计方法已在研制中得到成功的应用，利用软件实现数字化的数据采集、数据处理和控制。该方法很好地解决了星上电源分系统控制部分的小型化、精度、可靠性和低功耗问题。其应用对于将来实现卫星电源分系统控制和调节的软件化数字化具有重要得意义。

参考文献

[1] 李华. MCS-51系列单片机实用接口技术 [M]. 北京：北京航空航天大学出版社，1993.

[2] 房小翠，王金凤. 单片机实用系统设计技术 [M]. 北京：国防工业出版社，1999.

[3] 卫星电源的现状与发展动态综述

[4] 小卫星电源控制系统计算机方案设计
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作者：俞绍安来源：《电源世界》点击数：

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