一種剩磁控制設(shè)計(jì)的展開式衛(wèi)星太陽翼及試驗(yàn)驗(yàn)證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種剩磁控制設(shè)計(jì)的展開式衛(wèi)星太陽翼及試驗(yàn)驗(yàn)證方法，屬于衛(wèi)星太 陽翼剩磁控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星電源系統(tǒng)一般由太陽翼、蓄電池組、其他調(diào)節(jié)和控制電路構(gòu)成，太陽翼是衛(wèi)星 在軌運(yùn)行的唯一發(fā)電設(shè)備，在光照區(qū)為負(fù)載供電，同時(shí)為蓄電池組充電，多余輸出電流從第 1級(jí)分流電路開始順序逐級(jí)分流，其中7級(jí)分流電路和8級(jí)分流電路作為快速充電陣通過開 關(guān)管接在蓄電池組的兩端，在大電流充電時(shí)直接為蓄電池組充電，大電流充電結(jié)束后斷開 充電，恢復(fù)為母線供電。
[0003] -般整星最大功耗在1000W左右、28V全調(diào)節(jié)母線的低軌小衛(wèi)星，太陽翼采用大并 聯(lián)結(jié)構(gòu)，分8個(gè)分流級(jí)電路，每個(gè)分流級(jí)電路由太陽電池片串聯(lián)組成的單元電路并聯(lián)組成。 太陽電池串聯(lián)單元電路采用單片尺寸約為40mmX60mm的太陽電池，單片電池最佳工作點(diǎn) 電壓約為I. 78V，考慮到提高可靠性留一片做備份，一個(gè)單元電路由18片太陽電池組成。最 佳工作點(diǎn)電流約有0. 38A，短路電流能達(dá)到0. 4A，考慮到整星1000W以上的最大功耗，整個(gè) 太陽翼一般約有100個(gè)這樣的單元電路并聯(lián)而成，總輸出電流達(dá)到40A。太陽電池片以單元 電路為單位排布在鋁蜂窩的基板上，通過聚酰亞胺膜與基板絕緣。
[0004] 如圖1，弧形導(dǎo)線通過的電流大小為I，在笛卡兒坐標(biāo)系中，（X，y，Z)點(diǎn)上的磁場(chǎng)作 用dB，是由于在長(zhǎng)度為dl的導(dǎo)體元素（或太陽電池元素）內(nèi)的電流造成的，其關(guān)系式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種剩磁控制設(shè)計(jì)的展開式衛(wèi)星太陽翼，包括太陽翼正面的太陽電池供電電路、太 陽翼背面的連接電纜和電連接器，太陽翼正面的太陽電池供電電路包括8個(gè)分流級(jí)電路， 以及將分流級(jí)電路中多個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路并聯(lián)在一起的匯流條； 8個(gè)分流級(jí)電路分別為一級(jí)分流電路、二級(jí)分流電路、三級(jí)分流電路、四級(jí)分流電路、五 級(jí)分流電路、六級(jí)分流電路、七級(jí)分流電路、八級(jí)分流電路； 太陽翼劃分為內(nèi)板、中板、外板，內(nèi)板、中板、外板依次排列通過機(jī)構(gòu)連接；內(nèi)板、中板、 外板分別布裝有多個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路，多個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路以太陽翼寬度方 向上的中線對(duì)稱，內(nèi)板、中板、外板這三板的太陽電池串聯(lián)單元電路數(shù)量相同、布局相同，內(nèi) 板、中板和外板內(nèi)分別都設(shè)有四個(gè)壓緊點(diǎn)，每個(gè)壓緊點(diǎn)的位置空出一個(gè)太陽電池串聯(lián)單元 電路的大??； 8個(gè)分流級(jí)電路在太陽翼正面，以太陽翼寬度方向上的中線上下對(duì)稱布置，七級(jí)分流電 路和八級(jí)分流電路靠近星體布置在內(nèi)板左側(cè)以太陽翼寬度方向上的中線對(duì)稱；五級(jí)分流電 路布置在中板、外板的上部靠近太陽翼邊緣處，六級(jí)分流電路布置在中板、外板的下部靠近 太陽翼邊緣處，六級(jí)分流電路與五級(jí)分流電路以太陽翼寬度方向上的中線對(duì)稱；一級(jí)分流 電路布置在中板的上部靠近中板的中間位置及內(nèi)板的右側(cè)上部，三級(jí)分流電路布置在中板 的下部靠近中板的中間位置及內(nèi)板的右側(cè)下部，與一級(jí)分流電路以太陽翼寬度方向上的中 線對(duì)稱；二級(jí)分流電路布置在外板的上部靠近外板的中間位置及中板的右側(cè)中間靠上，四 級(jí)分流電路布置在外板的下部靠近外板的中間位置及中板的右側(cè)中間靠下，與二級(jí)分流電 路以太陽翼寬度方向上的中線對(duì)稱； 內(nèi)板、中板和外板的太陽電池串聯(lián)單元電路之間，任意橫向和縱向相鄰的兩個(gè)太陽電 池串聯(lián)單元電路的電流方向相反，形成雙鏡面映射；單個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路包括兩個(gè) 電流環(huán)路，且兩個(gè)電流環(huán)路的電流方向相反，即"8"字布片，一個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路內(nèi) 電流流向呈現(xiàn)"8"字，且單個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路的正負(fù)引出線從同一點(diǎn)引出，形成兩個(gè) 方向相反的閉合電流環(huán)路； 每個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路的正負(fù)線成對(duì)從同一點(diǎn)引出至匯流條，同一個(gè)分流級(jí)電路 中并聯(lián)的多個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路的正負(fù)線經(jīng)匯流條匯流后從太陽翼背面引出，其正負(fù) 引出線成對(duì)從同一位置引出，并布置在同一電纜束中，以太陽翼寬度方向上的中線對(duì)稱，太 陽翼背面的電纜分成兩束，太陽翼寬度方向上的中線上部所有太陽電池串聯(lián)單元電路的引 線為一束，太陽翼中線下部所有太陽電池單元電路的引線為一束；電纜束采取完整的雙絞 單元； 電連接器安裝在太陽翼背面電纜的兩側(cè)，且電纜線束綁扎處距電連接器的距離小于等 于20mm;電連接器包括多個(gè)接點(diǎn)，多個(gè)接點(diǎn)極性排布按照正負(fù)負(fù)正為一組循環(huán)排布。
2. -種驗(yàn)證剩磁控制設(shè)計(jì)的展開式衛(wèi)星太陽翼的試驗(yàn)驗(yàn)證方法，其特征在于包括建立 試驗(yàn)?zāi)M件階段和剩磁試驗(yàn)階段， 所述的建立試驗(yàn)?zāi)M件階段步驟如下： (1)將太陽電池串聯(lián)單元電路的面電流用導(dǎo)線的線電流模擬，且每根導(dǎo)線上串接兩個(gè) 阻值2D、額定功率為IW的電阻，均衡同一個(gè)分流級(jí)電路中每根導(dǎo)線通過的電流，使得同一 個(gè)分流級(jí)電路內(nèi)并聯(lián)的每根模擬導(dǎo)線通過的電流差值在8%以內(nèi)；模擬導(dǎo)線的間距、太陽 翼的尺寸，內(nèi)板、中板和外板間的距離、太陽翼背面電纜的走向及正負(fù)引出線位置、太陽翼 背面的電連接器、通過衛(wèi)星的搖臂架與星體的連接電纜，都按照太陽翼的實(shí)物制作，太陽翼 基板及搖臂架用木板代替，即完成試驗(yàn)?zāi)M件的建立； 所述的剩磁試驗(yàn)階段步驟如下： (2) 將步驟⑴的試驗(yàn)?zāi)M件與電子負(fù)載、蓄電池組、電源控制器和太陽電池陣模擬 器組成剩磁試驗(yàn)系統(tǒng)，太陽電池陣模擬器正線與試驗(yàn)?zāi)M件的負(fù)線連接，太陽電池陣模擬 器負(fù)線與電源控制器輸入端的負(fù)線連接，試驗(yàn)?zāi)M件的正線與電源控制器輸入端的正線連 接，電子負(fù)載的正負(fù)線分別連接電源控制器輸出端的正負(fù)線，蓄電池組的正負(fù)輸出線與電 源控制器的蓄電池組輸入端的正負(fù)線連接；在該系統(tǒng)中，試驗(yàn)?zāi)M件相當(dāng)于一段導(dǎo)線串聯(lián) 在太陽電池陣模擬器和電源控制器之間，太陽電池陣模擬器輸出電流流過試驗(yàn)?zāi)M件模擬 太陽翼在軌工作時(shí)的輸出電流；電子負(fù)載模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)的整星負(fù)載，蓄電池組模擬 衛(wèi)星在軌光照區(qū)充電，由于負(fù)載電流和充電電流的大小影響的只是不同分流級(jí)電路的分流 狀態(tài)和供電狀態(tài)，所以負(fù)載電流及充電電流大小以實(shí)際在軌運(yùn)行時(shí)的大小為原則設(shè)置，同 時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行調(diào)整，太陽電池陣模擬器每組的輸出電流按照太陽翼每個(gè)分流級(jí)電路 實(shí)際所能輸出的最大電流設(shè)置，試驗(yàn)?zāi)M件放在位于零磁環(huán)境下的試驗(yàn)臺(tái)上，電子負(fù)載、蓄 電池組、電源控制器和太陽電池陣模擬器通過雙絞電纜連接，遠(yuǎn)離試驗(yàn)臺(tái)放置； 將測(cè)量試驗(yàn)?zāi)M件剩磁狀態(tài)的三個(gè)磁傳感器分別放置在試驗(yàn)?zāi)M件法線方向，距離模 擬件1米、2米、3米的地方； (3) 設(shè)備連接完畢，參數(shù)設(shè)備完畢，太陽電池陣模擬器輸出，剩磁試驗(yàn)系統(tǒng)開始運(yùn)行，磁 傳感器采集試驗(yàn)?zāi)M件的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，采集完畢后，停止太陽電池陣模擬器輸出，磁傳感器再 采集一次試驗(yàn)?zāi)M件的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，前一次磁場(chǎng)數(shù)據(jù)減去后一次磁場(chǎng)數(shù)據(jù)即為太陽翼在軌受 到太陽光照射發(fā)電狀態(tài)的磁場(chǎng)情況。
【專利摘要】一種剩磁控制設(shè)計(jì)的展開式衛(wèi)星太陽翼及試驗(yàn)驗(yàn)證方法，包括太陽翼正面的太陽電池供電電路、太陽翼背面的連接電纜和電連接器；太陽電池串聯(lián)單元電路采用“8”字布片，每四個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路組成雙鏡面映射單元，多個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路并聯(lián)組成的分流級(jí)電路在太陽翼正面上下對(duì)稱分布；每個(gè)太陽電池串聯(lián)單元電路的正負(fù)線從同一點(diǎn)引出，同一分流級(jí)電路引出的成對(duì)正負(fù)線接點(diǎn)在太陽翼背面電連接器上相鄰排布。制作試驗(yàn)?zāi)M件，其中太陽電池串聯(lián)單元電路的面電流用導(dǎo)線的線電流模擬，且每根導(dǎo)線上串接兩個(gè)阻值2Ω額定功率1W的電阻，均衡同一個(gè)分流級(jí)電路中每根模擬導(dǎo)線通過的電流。試驗(yàn)結(jié)果表明太陽翼發(fā)電時(shí)距離太陽翼1米處的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為1nT。
【IPC分類】H02S40-36, G05B23-02, H02S40-34
【公開號(hào)】CN104699072
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510050633
【發(fā)明人】張勇, 劉元默, 鞏巍
【申請(qǐng)人】航天東方紅衛(wèi)星有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日