卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法

文档序号:1801777 发布日期:2021-11-05 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法 (Satellite-ground solar cell array power supply integrated design system and method ) 是由 陈占胜 张朋松 王益军 邵陈懋 陈华 赵美玲 孙伟 于 2021-07-29 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法,涉及卫星的供配电安全技术领域,该方法包括:卫星太阳电池阵、地面模拟阵、星表支架、星表功能插座、星表复合功能电缆、星表保护插头、电源控制器、脱分插脐带电缆以及功率传输电缆;其中,星表功能插座包括星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C;均安装在星表支架上。本发明能够对于优化卫星电源控制器供电设计方案,提高太阳电池阵装星后测的试手段,优化卫星脱分插脐带电缆信号传输,降低电源控制器、低频电缆网重量,提高供配电安全性等有益效果。(The invention provides a satellite-ground solar cell array power supply integrated design system and method, and relates to the technical field of satellite power supply and distribution safety, wherein the method comprises the following steps: the system comprises a satellite solar cell array, a ground analog array, a star watch bracket, a star watch functional socket, a star watch composite functional cable, a star watch protective plug, a power supply controller, a disconnecting and plugging umbilical cable and a power transmission cable; the star watch functional socket comprises a star watch functional socket A, a star watch functional socket B and a star watch functional socket C; are all arranged on the star watch bracket. The invention has the advantages of optimizing the power supply design scheme of the satellite power supply controller, improving the test section of the solar cell array after satellite mounting, optimizing the signal transmission of the satellite de-distribution plugging umbilical cable, reducing the weight of the power supply controller and the low-frequency cable network, improving the power supply and distribution safety and the like.)

卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法

技术领域

本发明涉及卫星的供配电安全技术领域,具体地,涉及一种卫星用星地太阳电 池阵供电一体化设计系统及方法。

背景技术

当前卫星供电模式为太阳电池阵供电与地面模拟阵供电分开设置,一方面卫星太阳电池阵通过功率电缆连接至电源控制器,另一方面地面模拟阵通过脱分插卫星 脐带电缆连接至电源控制器。电源控制器内既有太阳电池阵供电接口,又有地面模 拟阵供电接口,供电接口复杂、无相应供电隔离措施、重量较重。由于星箭分离后 分插电缆裸露于卫星表面,在星箭分离时或星箭分离后可能造成卫星短路,在某卫 星发射失利的分析中就明确指出卫星脱分插脐带电缆可能是造成整星母线短路进 而造成卫星失效的原因之一。

卫星太阳电池阵供电时,太阳电池阵功率输出通过驱动机构直接连接至电源控制器,这种供电方式在太阳电池阵装星并连接后无法对太阳电池阵进行测试;地面 模拟阵供电时,地面模拟阵功率通过脱分插电缆连接至电源控制,这种供电方式, 增加了脱分插电缆设计的复杂性,增加了重量,在脱分插分离时又存在供配电安全 隐患,同时,供电功率接点数量较多,又占用了脱分插较多资源,造成其他系统或 单机的测试需求得不到满足。随着卫星设计约束条件日益苛刻,重量、测试等资源 的日趋紧张及安全性要求加强,轻量化、一体化、可测性、高安全性设计成为卫星 设计的一种必然。

在已有的涉及航天器能量平衡设计的相关专利中,公开号为CN104269915A的 发明专利,公开了一种多太阳阵统一调节控制方法,讲述了一种多太阳阵统一调节 控制方法,但不涉及供电一体化设计;公开号为CN108802534A的发明专利,公开 了一种太阳阵驱动机构传输通道性能的测试方法,讲述了一种太阳阵驱动机构传输 通道性能的测试方法,侧重于测试方法的介绍;公开号为CN107329493A的发明专 利,公开了一种应用于组网小卫星的双翼太阳阵对日定向驱动装置,讲述了双翼太 阳阵对日定向驱动装置,未涉及供电一体化。

发明内容

针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法。

根据本发明提供的一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法,所述方案如下:

第一方面,提供了一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统,所述系统 包括:

卫星太阳电池阵、地面模拟阵、星表支架、星表功能插座、星表复合功能电缆、星表保护插头、电源控制器、脐带脱分插电缆以及功率传输电缆;

其中,星表功能插座包括星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C; 且表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C均安装在星表支架上;

所述星表复合功能电缆用于星表功能插座间的连接;星表保护插头用于对星表功能 插座进行保护;

所述卫星太阳电池阵通过功率传输电缆连接至星表功能插座A,地面模拟阵通过功 率传输电缆连接至星表功能插座B,电源控制器通过功率传输电缆连接至星表功能插座C。

优选的,所述星表复合功能电缆同一时间内只能实现星表功能插座A与星表功能插 座C连接或星表功能插座B与星表功能插座C的连接,卫星太阳电池阵与地面模拟阵供电通过星表复合功能电缆实现切换;即星表功能插座A与星表功能插座C连接时,星表 保护插头实现星表功能插座B的保护;星表功能插座B与星表功能插座C的连时接,星 表保护插头实现星表功能插座A的保护。

优选的,所述星表功能插座以及星表保护插头选用符合航天要求的功率型接插件。

优选的,所述卫星设计时根据星表支架大小留有星表操作口,用于卫星测试及发射 时的星表操作。

优选的,所述地面太阳模拟阵能够直接连接星表功能插座A实对电源控制器供电,或能够通过脱分插脐带电缆连接星表功能插座C经星表复合功能电缆连接至星表功能插座A以实现对电源控制器供电。

优选的,所述星表功能插座数量设置能够根据卫星太阳电池阵实际需求设置,星表 功能插座正线和负线设计上需考虑安全性;

星表功能插座B、星表功能插座C接插件型号和接点排布相同,星表功能插座A与星表功能插座B、星表功能插座C接插件型号不同,星表功能插座A、星表功能插座B 以及星表功能插座C均为孔式插座。

优选的,星表保护插头为针式空插头,并经过航天用GD414或GD414C胶灌封处理。

优选的,所述星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C选用J36A-52ZKL、 J36A-62ZKL以及J36A-74ZKL接插件,且星表功能插座A、星表功能插座B的选用与星表功能插座C型号不同。

优选的,所述地面需设置地面星表保护插头插上指示灯,当星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C连接星表复合功能电缆后,地面星表保护插头插上指示 灯亮。

第二方面,提供了一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计方法,所述方法 包括:

步骤S1:根据卫星功率点数量设计星表功能插座数量,星表功能插座正线与负 线设计需满足隔离要求;

步骤S2:设计卫星太阳电池阵连接至星表功能插座A的功率电缆;

步骤S3:设计电源控制器连接至星表功能插座C的功率电缆;

步骤S4:设计地面模拟阵通过脐带脱分插电缆连接至星表功能插座B的功率电缆;星表功能插座A与星表功能插座B完全相同;地面模拟阵直接连接至星表功能 插座C的功率电缆;

步骤S5:设计星表复合功能电缆,星表复合功能电缆接插件与星表功能插座C 和星表功能插座A匹配;

步骤S6:设计星表保护插头,星表复合插头为针式空插头,并经过航天用GD414 或GD414C胶灌封处理,且与星表功能插座A或星表功能插座B匹配;

步骤S7:将星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C分别安装至 星表支架上;

步骤S8:地面模拟阵供电时,通过星表复合功能电缆完成星表功能插座B与星 表功能插座C的连接,实现地面模拟阵向星上电源控制器供电,同时星表功能插座 A插上星表保护插头,实现对星表功能插座A的保护;

步骤S9:卫星太阳电池阵供电时,通过星表复合功能电缆完成星表功能插座A 与星表功能插座C的连接,实现卫星太阳电池阵向星上电源控制器供电,同时星表 功能插座B插上星表保护插头,实现星表功能插座B的保护。

与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

1、本发明对于优化卫星电源控制器供电设计方案,提高了太阳电池阵装星后 测的试手段;

2、本发明优化卫星脱分插脐带电缆信号传输,降低电源控制器、低频电缆网 重量,提高供配电安全性等有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1为原始卫星太阳电池阵与地面模拟阵供电通路方法原理框图;

图2为本发明优化后太阳电池阵供电通路实现方法原理框图;

图3为本发明优化后第一种地面模拟阵供电通路实现方法原理框图;

图4为本发明优化后第二种地面模拟阵供电通路实现方法原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统,该系统具体包括:卫星太阳电池阵、地面模拟阵、星表支架、星表功能插座、星表复合功能电缆、 星表保护插头、电源控制器、脐带脱分插电缆以及功率传输电缆;

其中,星表功能插座包括星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C; 且表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C均安装在星表支架上;星表复合 功能电缆1根,星表保护插头1个。

星表复合功能电缆用于星表功能插座间的连接;星表保护插头用于对星表功能插座 进行保护;

卫星太阳电池阵通过功率传输电缆连接至星表功能插座A,地面模拟阵通过功率传 输电缆连接至星表功能插座B,电源控制器通过功率传输电缆连接至星表功能插座C。

星表复合功能电缆同一时间内只能实现星表功能插座A与星表功能插座C连接或星 表功能插座B与星表功能插座C的连接,卫星太阳电池阵与地面模拟阵供电通过星表复合功能电缆实现切换;即星表功能插座A与星表功能插座C连接时,星表保护插头实现 星表功能插座B的保护;星表功能插座B与星表功能插座C的连时接,星表保护插头实 现星表功能插座A的保护。

星表功能插座以及星表保护插头选用符合航天要求的功率型接插件,优先选用J36A、 J6W等系列功率型接插件。

卫星设计时根据星表支架大小留有星表操作口,用于卫星测试及发射时的星表操作。

地面太阳模拟阵能够直接连接星表功能插座A实对电源控制器供电,或能够通过脱 分插脐带电缆连接星表功能插座C经星表复合功能电缆连接至星表功能插座A以实现对电源控制器供电。

星表功能插座数量设置能够根据卫星太阳电池阵实际需求设置,星表功能插座正线 和负线设计上应考虑安全性;

星表功能插座B、星表功能插座C接插件型号和接点排布应完全一致,星表功能插座A与星表功能插座B、星表功能插座C接插件型号不同,星表功能插座A、星表功能 插座B以及星表功能插座C均为孔式插座。

星表保护插头应为针式空插头,并经过航天用GD414或GD414C胶灌封处理。

地面需设置地面星表保护插头插上指示灯,当星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C连接星表复合功能电缆后,地面星表保护插头插上指示灯亮。

星表支架安装在卫星仪器板上,星表支架选用材料为2A14T651,星表功能插座、星表保护插头选用符合航天要求的功率型接插件,优先选用J36A系列功率型接插件。

卫星太阳电池阵装星后可以通过星表功能插座A对太阳电池阵电性能进行测试。

卫星设计时应当根据电缆支架大小留有星表操作口,用于卫星测试及发射时的星表操作。

火箭整流罩设计时应当留有操作口,用于发射场发射塔架的星表操作。

本发明还提供了一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计方法,该方法包括:

步骤S1:根据卫星功率点数量设计星表功能插座数量,星表功能插座正线与负 线设计需满足隔离要求;

星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C选用J36A-52ZKL、J36A-62ZKL以及J36A-74ZKL接插件,且星表功能插座A、星表功能插座B的选用与星表功能插座C 型号不同。

步骤S2:设计卫星太阳电池阵连接至星表功能插座A的功率电缆;

步骤S3:设计电源控制器连接至星表功能插座C的功率电缆;

步骤S4:设计地面模拟阵通过脐带脱分插电缆连接至星表功能插座B的功率电缆;星表功能插座A与星表功能插座B完全相同;地面模拟阵直接连接至星表功能 插座C的功率电缆;

步骤S5:设计星表复合功能电缆,星表复合功能电缆接插件与星表功能插座C 和星表功能插座A(星表功能插座B)匹配;

步骤S6:设计星表保护插头,星表复合插头应为针式空插头,并经过航天用GD414或GD414C胶灌封处理,且与星表功能插座A(星表功能插座B)匹配;

步骤S7:将星表功能插座A、星表功能插座B以及星表功能插座C分别安装至 星表支架上;

步骤S8:地面模拟阵供电时,通过星表复合功能电缆完成星表功能插座B与星 表功能插座C的连接,实现地面模拟阵向星上电源控制器供电,同时星表功能插座 A插上星表保护插头,实现对星表功能插座A的保护;

步骤S9:卫星太阳电池阵供电时,通过星表复合功能电缆完成星表功能插座A 与星表功能插座C的连接,实现卫星太阳电池阵向星上电源控制器供电,同时星表 功能插座B插上星表保护插头,实现星表功能插座B的保护。

接下来,对本发明进行更为具体的说明。

如图1所示,为原始卫星太阳电池阵和地面模拟阵供电方法,卫星太阳电池阵 直接连接至电源控制器;地面模拟阵供电通过脱分插连接至电源控制器,一般情况 下地面模拟阵供电会占用一个分插的接点,造成分插、脱插资源浪费、重量增加、 同时大功率长距离传输会引起其他系统信号干扰等问题;电源控制器同时需设置太 阳电池阵、地面模拟阵功率插头,造成电源控制器接点浪费、重量增加、结构布局 不合理等问题。

一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法,包括:卫星太阳电池阵、地面模拟阵、星表支架、星表功能插座、星表复合功能电缆、星表保护插头、 电源控制器、脐带脱分插电缆、功率传输电缆;

参照图2所示,太阳电池阵供电实现方式:卫星太阳电池阵通过功率传输电缆 连接至星表功能插座A上,通过星表复合功能电缆实现星表功能插座A与星表功能 插座C的转接,进而将太阳电池阵功率输入至电源控制器,此时通过星表保护插头 实现星表功能插座B的保护。

参照图3所示,地面模拟阵供电系统供电方式1:地面模拟阵供电系统通过脱 分插脐带电缆连接至星表功能插座B上,通过星表复合功能电缆实现星表功能插座 B与星表功能插座C的转接,进而将地面模拟阵功率输入至电源控制器,此时通过 星表保护插头实现星表功能插座A的保护。

参照图4所示,地面模拟阵供电系统供电方式2:地面模拟阵供电系统直接连 接至星表功能插座C上,将地面模拟阵功率输入至电源控制器,此时通过星表保护 插头实现星表功能插座A的保护。

在图2状态下,卫星太阳电池阵装星,可以通过星表功能插座A实现装星后的太阳电池阵电性能检查。

在图2和图3状态下,均可以通过地面设置的星表插头插上指示灯检查电缆连接的正确性,图4状态下也同样适用。

由于同一时间内星表功能插座A与星表功能插座B只有一个功能插座与星表复合功 能电缆连接,另一个连接星表保护插头,因此,任何状态下都不存在星表接插件裸露于空间的状态,完全杜绝了某卫星发生的可能由于卫星脱分插脐带电缆裸露而造成的卫星失效问题。

本发明实施例提供了一种卫星用星地太阳电池阵供电一体化设计系统及方法,对于优化卫星电源控制器供电设计方案,提高太阳电池阵装星后测试手段,优化卫 星脱分插信号传输,降低电源控制器、低频电缆网重量,提高供配电安全性等有益 效果。

本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及 其各个装置、模块、单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制 器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以,本发明提供的系统及其各项装 置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置、 模块、单元也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的装置、模块、 单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上 述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改, 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。

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