空间电源控制系统数字化集成

论文摘要

卫星电源系统是卫星的关键分系统之一,它担负着为卫星的其它分系统和有效载荷提供能量的重要任务。因此,电源分系统性能指标的高低优劣会对卫星运行状态起到举足轻重的作用。本设计实现了卫星电源控制系统的数字化集成,提高卫星电源控制系统的性能指标。该系统基于目前国内外先进的S4R(The sequential switching shunt series regulator)卫星电源控制系统的拓扑结构为基础,对卫星电源控制系统进行数字化集成。并且利用卫星电源分系统各种遥测参数的组合,对卫星电源控制系统运行状况进行实时参数采集与检测,故障诊断与处理。从而使得卫星电源控制系统实现智能化运行管理模式。本设计针对卫星电源控制系统的工作模式,深入的分析了各项技术的基本原理和实现过程。主要研究工作包括:1)以FPGA为核心实现S4R功率控制系统的数字化集成。2)利用P89C51RD2FA单片机、AT89C2051单片机、AD9221、A/D转换模块等集成电路对电源控制系统实现智能化控制。本课题的研究提高了卫星电源控制系统的智能化,减少了模拟控制电路和分立元器件的使用,提高了卫星电源控制系统的集成度。并初步实现工程化运用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 国内外卫星电源控制系统研究背景
• 1.2 国内外卫星电源控制系统研究现状
• 1.2.1 集成化程度的比较
• 1.2.2 控制管理模式的比较
• 1.2.3 国外卫星电源控制系统发展趋势
• 1.3 卫星电源控制系统数字集成化研究意义
• 1.4 卫星电源控制系统数字集成化研究内容
• 2. 卫星电源控制系统设计原理
• 2.1 卫星电源控制系统特点
• 2.1.1 卫星电源主要技术性能
• 2.1.2 卫星电源控制系统的构成
• 2.2 卫星电源控制技术
• 2.2.1 分流调节调节技术
• 2.2.2 蓄电池充电控制技术
• 2.2.3 放电调节技术
• 2.2.4 智能化管理技术
• 2.3 本章小结
• 3. S4R 功率控制系统设计
• 3.1 传统的S3R 控制方式和混合型（分阵式）控制方式
• 3.2 S4R 功率调节电路的工作原理
• 3.3 单路S4R 功率控制模块逻辑功能
• 3.4 S4R 逻辑控制集成化设计
• 3.4.1 FPGA 的应用
• 3.4.2 控制参数 A/D 转换处理
• 3.4.3 FPGA 芯片对S4R 脉宽调制电路的设计
• 3.4.4 S4R 逻辑电路的设计
• 3.5 MOS 驱动电路电路的设计
• 3.5.1 功率 MOS 管的特性
• 3.5.2 功率 MOS 管的驱动电路
• 3.6 S4R 功率调节技术的技术优势
• 3.7 S4R 功率控制电路试验波形及结果
• 3.7.1 S4R 功率控制系统仿真时序波形
• 3.7.2 S4R 功率控制系统实验结果
• 3.7.3 实验结果总结
• 3.8 本章小结
• 4. 智能监控系统设计
• 4.1 卫星电源系统故障诊断网络的建立
• 4.1.1 卫星电源系统工作模式的判断
• 4.1.2 第一种模式下故障诊断
• 4.1.3 第二种模式下故障诊断
• 4.1.4 第三种模式下障诊断
• 4.2 电源系统故障诊断判断网络数学分析
• 4.3 蓄电池充电控制系统数字化设计
• 4.4 智能控制系统实验结果
• 4.5 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文