航天器电源系统的动态特性研究

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1、VoI．21No．5航天器工程第21卷第5期76SPACECRAFTENGINEERING2012年1O月航天器电源系统的动态特性研究韩大鹏税海涛曾国强王炎娟z，(1国防科技大学航天科学与工程学院，长沙410073)(2国防科技大学信息系统与管理学院，长沙410073)(3北京航天飞行控制中心，北京100083)摘要对采用锂离子电池作为供电部件的航天器电源系统进行动态特性研究，以关键的内阻参数为变量建立传递函数，描述用电部件上电时引起的瞬时电流与电压动态变化的关系，对单个用电部件提出阻抗匹配的规则，对多个用电部件的复杂电源系统建立离散仿真模型。以使用

2、无电压调节母线的航天器作为案例研究，仿真结果显示，文章提出的研究方法能够有效反映多个部件上电过程中母线电压的动态特性，可为电源系统的设计提供参考。关键词航天器；电源系统；动态特性中图分类号：V242．43文献标志码：ADOI：i0．3969／j．issn．1673—8748．2012．05．012AnalysisonDynamicBehaviorofSpacecraftPowerSystemHANDapengSHUIHaitaoZENGGuoqiangWANGYanjuan一。(1CollegeofAerospaceScienceandEnginee

3、ring，Nationa1UniversitvofDefenseTechnology，Changsha410073，China)(2CollegeofInformationSystemandManagement，NationalUniversitvofDefenseTechnology，Changsha410073，China)(3BeijingAerospaceControlCenter，Beijing100083，China)Abstract：Thedynamicbehaviorofspacecraftpowersystemwhichispowe

4、redbylithium—ionbatteriesisanalyzed．TransferfunctionsaredevelopedbasedonthecriticalresistiveparameterstodescribetherelationbetweentherushcurrentanddynamicvariationofvoltagewhenaDower—consumingunitisstarted．Animpendence—matchruleisproposedforasinglepower—consumingunit，andadiscre

5、tesimulationmodelisdevelopedformultipleunits．Aspacecraftwithunregu—latedpowerbusisproposedasanexample．Simulationresultsshowthattheproposedschemeiseffectiveinreflectingthedynamicbehaviorofthebusvoltageduringthepower-onprocessofseveralcomponents，andalsoeffectiveinprovidingaproper

6、basisforthedesignofthepowersystem．Keywords：spacecraft；powersystem；dynamicbehavior定工作的基础和前提。随着技术的发展，锂离子电1引言池逐渐成为应用研究的主流方向⋯。当前的研究者主要关注以下两方面的问题：太阳电池阵与蓄电池组对航天器来说，电源系统的性能是电子系统稳的充放电管理，以及二次电源的精度与可靠性。伽。收稿日期：20120709；修回日期：2O12O813作者简介：韩大鹏(1982一)，男，博士，讲师，研究方向为航天器设计。Email：dphan．kd@gmail．c

7、orn。第5期韩大鹏等：航天器电源系统的动态特性研究这两方面是直接关系到电源系统能否长期稳定工作低输出电压为U。，则母线上能够提供的瞬时电的关键因素，而本文主要关注另外一个容易被忽视的流为问题——航天器电源系统的动态特性。一(1)所谓电源的动态特性，是指用电状态改变时电流当用电部件的启动电流超过后，电池电压或电压的瞬时动态变化特性。尽管瞬变过程的持续时间很短，只有十几微秒到几毫秒，但对电源系统的将下降到不能接受的程度。压降值△【，=U⋯一潜在危害是不能忽视的。不适当的设计会诱发较大U-。===pmRe，就对应了瞬时动态特性。只要启动的尖峰电流、电压突

8、降以及反向电压，其持续时间和电流得到限制，那么动态特性就不足以造成损害。幅度可能会达到电子系统的敏感门限，从