一種高可靠衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星電源控制器技術領域，尤其涉及一種高可靠衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]
全調節(jié)母線的電源控制器PCU(Power Condit1ning Unit)在衛(wèi)星供配電系統(tǒng)所起的作用相當重要，無論衛(wèi)星處于光照區(qū)還是地影區(qū)，功率調節(jié)系統(tǒng)PSR(Power SupplyRegulator)都使母線電壓恒定在某一額定值。即由統(tǒng)一的MEA母線誤差放大信號對電源分系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一管理，MEA對PSR進行調度，通過三域控制，達到穩(wěn)定母線電壓的目的，PCU的示意圖如附圖1所示，在PCU系統(tǒng)中PSR被等效為壓控電流源，在MEA調度下為濾波電容充放電進而穩(wěn)定母線電壓。當太陽電池陣的輸出功率滿足不了負載需要時，PSR工作在BDR(Battery Discharge Regulator)模式進行母線電壓調節(jié)，向輸出母線提供功率；當太陽電池陣的輸出功率大于負載需要但滿足不了預先設置的電池組充電電流的要求時，PSR工作在BCR(Battery Charge Regulator)模式進行母線電壓調節(jié)；當太陽電池陣的輸出功率大于負載和充電電流的需要時，PSR工作在SR(Sun Regulator)模式進行母線電壓調節(jié)。
[0003]除MEA之外，蓄電池充電管理單元BCM是另一個重要的主控制單元，它產生VBCM信號，PSR在VBCM作用下，實現(xiàn)蓄電池充電管理和母線調節(jié)，當衛(wèi)星處于光照期時，PSR對蓄電池組進行充電，可實現(xiàn)恒流和恒壓兩種充電模式，并根據(jù)蓄電池組狀態(tài)自動由恒流充電模式轉為恒壓充電模式，防止蓄電池組的過充;還可以根據(jù)太陽陣的供電能力及整星負載情況，自動實現(xiàn)恒流充電調節(jié)與MEA控制母線穩(wěn)壓調節(jié)的相互切換。
[0004]附圖2所示為傳統(tǒng)的采用模擬分立器件控制的PCU控制系統(tǒng)框圖，PSR采用并聯(lián)模式實現(xiàn)模塊化設計，PSRlA控制器、PSR2A控制器、PSR3A控制器、PSRlB控制器、PSR2B控制器、PSR3B控制器為各PSR模塊所對應的控制器，實現(xiàn)PCU的內環(huán)控制。1/4MEA為外環(huán)MEA控制器，1/4BCM1為蓄電池I的BCM控制器、1/4BCM2為蓄電池的BCM控制器，這三個控制器均采用四冗余的設計，需要占用很大的PCB面積。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提出了一種高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
一種高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用電源管理單元PMU和高可靠性總線HRBUS實現(xiàn)；每個功率調節(jié)系統(tǒng)PSR對應一個PMU，所述PMU包括數(shù)字化MEA(DEMA)、數(shù)字化BCMl (DBCM1 )、數(shù)字化BCMl (DBCM2)、1/4表決器和PSR數(shù)字控制器，其中，01^六、08011、08012構成了電源控制器^^的外環(huán)控制器，？31?數(shù)字控制器為^^的內環(huán)控制器;所述HRBUS由HRBUS_V0、HRBUS_V 1、HRBUS_V2、HRBUS_V3四組高速串行總線組成，每個PMU接收來自四組高速串行總線的DMEA、DBCM1、DBCM2數(shù)據(jù)，然后經過1/4表決器產生外環(huán)控制信號，輸出到PSR數(shù)字控制器，產生DPffM信號，實現(xiàn)對PSR的控制。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，P⑶的內環(huán)控制器和外環(huán)控制器集成到一個ASIC單
J L ο
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述1/4表決器為數(shù)字表決器。、
作為本發(fā)明的進一步改進，HRBUS_V0、HRBUS_V1、HRBUS_V2、HRBUS_V3四組高速串行總線分別由四個獨立的PMU單元來驅動。
[0009]另一方面，本發(fā)明還提供了一種數(shù)字功率調節(jié)系統(tǒng)DPSR，所述DPSR
包括兩個TPR(Three Port Regulator)單元，分別連接母線、蓄電池和太陽陣，在本發(fā)明的PMU控制下，以太陽電池陣為能量來源，實現(xiàn)母線調節(jié)、蓄電池充放電功能。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，滿足數(shù)字化衛(wèi)星電源控制器高可靠性要求，減小整個數(shù)字控制系統(tǒng)的失效率；同時，采用數(shù)字控制和ASIC技術，提高了集成度，減小了電路面積。
【附圖說明】
[0011]圖1是現(xiàn)有技術中的全調節(jié)母線的電源控制器結構框圖；
圖2是現(xiàn)有技術中的采用模擬分立器件控制的PCU控制系統(tǒng)框圖；
圖3是本發(fā)明的高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)框圖；
圖4是本發(fā)明實現(xiàn)數(shù)字功率調節(jié)系統(tǒng)DPSR的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明的高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)如附圖3所示，該系統(tǒng)采用數(shù)字控制器(PMU-Power Management Unit)實現(xiàn)，稱之為DPSR控制器。PMU1A、PMU2A、PMU3A、PMUl B、PMU2B、PMU3B為各PSR模塊所對應的控制器，以上控制器采AS IC實現(xiàn)。
[0014]每個DPSR控制器包括DMEA(數(shù)字化MEA)、DBCM1(數(shù)字化BCM)、DBCM2、l/4表決器、PSR數(shù)字控制器等幾個子單元，其中，DMEA、DBCM1 DBCM2構成了 P⑶的外環(huán)控制器，PSR數(shù)字控制器為P⑶的內環(huán)控制器。P⑶的內環(huán)控制器和外環(huán)控制器集成到一個ASIC單元，1/4表決器為數(shù)字表決器。采用這種數(shù)字化、集成化設計之后，PCU的控制系統(tǒng)省去了 1/4MEA、I/4BCM1、1/4BCM2這三個單元，大大提高了集成度。
[0015]為保證系統(tǒng)的可靠性，本發(fā)明提出了HRBUS(High Reliability BUS)串行總線技術，如附圖3所示，HRBUS由HRBUS_V0、HRBUS_V 1、HRBU S_V2、HRBUS_V3四組高速串行總線組成，實現(xiàn)高可靠數(shù)字表決。
[0016]HRBUS_V0 由 PMUlA 驅動，HRBUS_V1 由 PMUlB 驅動，HRBUS_V2 由 PMU2A 驅動，HRBUS_V3由PMUlA驅動。每個PMU接收來自四組高速串行總線的DMEA、DBCM1、DBCM2數(shù)據(jù)，然后經過1/4表決器產生外環(huán)控制信號，輸出到數(shù)字化的PSR內環(huán)控制器，產生DP麗信號，實現(xiàn)對PSR的控制。
[0017]采用本發(fā)明所提出的PMU構建的PSR單元如附圖4所示，每個PSR包括兩個TPR(Three Port Regulator)單元，分別連接母線、蓄電池和太陽陣，在PMU控制下，以太陽電池陣為能量來源，實現(xiàn)母線調節(jié)、蓄電池充放電功能。
[0018]綜上所述，本發(fā)明的高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)(I)采用數(shù)字控制和々31(:技術，將1^4、8011、8012、1/4￥0丨61、？31? ControlIer功能進行集成化設計，從而省去傳統(tǒng) PCU 的 1/4MEA、1/4BCM1、1/4BCM2 單元。
[0019](2)提出了 HRBUS串行總線技術，實現(xiàn)外環(huán)控制器的四冗余設計，保證了的可靠性。
[0020](3)HRBUS由HRBUS_V0、HRBUS_V1、HRBUS_V2、HRBUS_V3四組高速串行總線組成，實現(xiàn)高可靠數(shù)字表決。
[0021](4) HRBUS_V0、HRBUS_V 1、HRBUS_V2、HRBUS_V3 四組高速串行總線分別由獨立的 PMU驅動。
[0022](5 )每個PMU接收來自 HRBUS_V0、HRBUS_V 1、HRBUS_V2、HRBUS_V3 四組高速串行總線的01^、08011、08012數(shù)據(jù)，然后經過1/狀(^3女字表決器產生外環(huán)控制信號，輸出到數(shù)字化的PSR內環(huán)控制器，產生DPffM信號，實現(xiàn)對PSR的控制。
[0023]以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種高可靠衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)采用電源管理單元PMU實現(xiàn);每個功率調節(jié)系統(tǒng)PSR對應一個PMU，所述PMU和高可靠性總線HRBUS連接;所述PMU包括數(shù)字化MEA(DEMA)、數(shù)字化BCMl (DBCM1)、數(shù)字化BCMl (DBCM2)、1/4表決器和PSR數(shù)字控制器，其中，DMEA、DBCM1、DBCM2構成了電源控制器P⑶的外環(huán)控制器，PSR數(shù)字控制器為PCU的內環(huán)控制器;所述HRBUS由HRBUS_VO、HRBUS_V1、HRBUS_V2、HRBUS_V3四組高速串行總線組成，每個PMU接收來自四組高速串行總線的DMEA、DBCM1、DBCM2數(shù)據(jù)，然后經過I/4表決器產生外環(huán)控制信號，輸出到PSR數(shù)字控制器，產生DPffM信號，實現(xiàn)對PSR的控制。2.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于:PCU的內環(huán)控制器和外環(huán)控制器集成到一個ASIC單元。3.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于:所述1/4表決器為數(shù)字表決器。4.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于:HRBUS_VO、HRBUS_V1、HRBUS_V2、HRBUS_V3四組高速串行總線分別由四個獨立的PMU單元來驅動。5.—種數(shù)字功率調節(jié)系統(tǒng)DPSR，所述DPSR包括兩個三端口調節(jié)器TPR，所述TPR分別連接母線、蓄電池和太陽陣，在根據(jù)權利要求1-4任一項所述的PMU控制下，以太陽電池陣為能量來源，實現(xiàn)母線調節(jié)、蓄電池充放電功能。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種高可靠衛(wèi)星電源控制器數(shù)字控制系統(tǒng)，其核心單元為PMU；每個PSR對應一個PMU，所述PMU和高可靠性總線HRBUS連接；所述PMU包括DEMA、DBCM1、DBCM2、1/4表決器和PSR數(shù)字控制器，所述HRBUS由四組高速串行總線組成，每個PMU接收來自四組高速串行總線的DMEA、DBCM1、DBCM2數(shù)據(jù)，然后經過1/4表決器產生外環(huán)控制信號，輸出到PSR數(shù)字控制器，產生DPWM信號，實現(xiàn)對PSR的控制。本發(fā)明的數(shù)字控制系統(tǒng)，滿足衛(wèi)星電源控制器高可靠性要求，減小其失效率；同時，采用數(shù)字控制和ASIC技術，提高了集成度，減小了電路面積。
【IPC分類】H02J7/35
【公開號】CN105515158
【申請?zhí)枴緾N201510938112
【發(fā)明人】王超
【申請人】深圳市航天新源科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月15日