卫星电源系统的故障仿真及诊断

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1、硕士学位论文卫星电源系统的故障仿真及诊断FAULTSSIMULATIONANDDIAGNOSISOFSATELLITEPOWERSYSTEM刘丽霞哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V19学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文卫星电源系统故障仿真及诊断硕士研究生：刘丽霞导师：王日新副教授申请学位：工学硕士学科：力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V19U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeri

2、ngFAULTSSIMULATIONANDDIAGNOSISOFSATELLITEPOWERSYSTEMCandidate：LiuLixiaSupervisor：AssociateProf.WangRixinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔

3、滨工业大学工学硕士学位论文摘要卫星电源系统承担着对整个卫星负载供电的作用，卫星电源系统故障的发生轻则会降低卫星的使用寿命，重则使整个卫星成为太空垃圾。所以，对该系统进行故障诊断方面的研究具有重大意义。但是，由于卫星电源系统的故障数据十分匮乏，导致其故障诊断技术的发展受到限制。基于此，本文以GEO卫星的太阳电池阵-蓄电池组结构的电源系统为例，建立了系统中各个部件在正常状态下的Simulink仿真模型，并对各个部件的典型故障模式进行仿真，得到了相应的故障数据。首先，介绍了硅太阳电池的简化数学模型，在此基础上建立了其仿真模型，介绍了模型中各个输入量的计算方法和输

4、出量的特征。之后对太阳电池阵的典型故障模式进行仿真，对得到的结果进行了简单分析。与此类似，文中从数据拟合的角度建立了氢镍蓄电池的数学模型，并利用Simulink进行仿真，之后介绍了氢镍电池典型的故障模式，着重对蓄电池性能衰退故障模式的仿真建模与输出特征进行分析。其次，文中以S4R控制方式为例，建立了电源系统的控制部分中的分流调节器、充电调节器和放电调节器的Simulink仿真模型，并分别介绍了各个部件的典型故障模式、故障仿真方法及故障结果分析。最后，根据系统各个部件之间的输入与输出的对应关系，建立了整个卫星电源系统的仿真模型，并以实测的卫星负载功率作为系统

5、输入，得到了系统各个输出量的仿真结果。根据系统输出量和模型中参数之间的关系，给出了系统的阈值特征和关联关系特征，并以太阳电池阵展开故障和蓄电池性能衰退故障为例，实现了基于这两个特征的故障诊断。关键词：卫星电源系统仿真；故障模式仿真；Simulink；-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPowersystem’sfunctionissupplyingpowertothesatellite,iftheparthasfaultswhichwouldaffectdirectlythelifeoftheentiresatelliteandevenma

6、kethesatellitebecomerubbish.Sodiagnosisforthepowersystemhasgreatsignificance.Butnowthefaultdataofthesystemisverydeficient,anditleadsthedevelopmentofitsfaultdiagnosistechnologyislimited.SothepapertooktheGEOsatellite’spowersystemforexampleandestablishedthesimulationmodelofitssomepar

7、ts,andthensimulatedthefaultmodesofthem,andatlastgotthecorrespondingfaultdata.Fistly,thepaperintroducedthesimplifiedmathematicalmodelforsiliconsolarcell,andthenestablisheditssimulationmodel,describedthecalculationmethodofinputsandoutputs,andanalysedtheconsequence.Similarly,thepaper

8、establishedthemathematicalmodelof