采用MPPT技术的国外深空探测器电源系统综述

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1、第2O卷第5期航天器工程Vo1．2ONO．52011年9月SPACECRAFTENGINEERING1O5采用MPPT技术的国外深空探测器电源系统综述刘治钢蔡晓东陈琦田凯(JL京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要最大功率点跟踪(MPPT)技术能够最大限度利用太阳电池阵输出功率，对于光强和温度变化较大的深空探测器，具有一定的优势。对MPPT电源系统拓扑结构及其在国外深空探测领域的典型应用，如“罗塞塔”(Rosetta)、“信使”(MEssENGER)探测器电源系统等，进行了调研和综述，分析了3种MPPT拓扑结构的特点，并指出光强、温度等空间环境因

2、素，以及负载特性、系统稳定性对电源系统的影响，可为MPPT技术在我国深空探测器电源系统设计中应用提供参考。关键词深空探测；空间电源系统；最大功率点跟踪中图分类号：V442文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2011．05．016文章编号：1673-8748(2O11)05—01O5一O6OverviewofSpacePowerSystemDesignUsingMPPTforDeepSpaceSpacecraftLIUZhigangCAIXiaodongCHENQiTIANKai(BeijingInstituteofSp

3、acecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Maximumpowerpointtracking(MPPT)canusetheoutputpowerofthesolararrayinamaximumextent．TheMPPTisespeciallybeneficialtothedeepspacespacecraftbecauseofitsadaptibilitytovariouschangesoflightintensityandtemperature．Thepapersummarizes

4、theto—pologiesofspacepowersystemusingMPPTandsomeforeignmissionapplications，suchasRosettaandMESSENGERspacecraft．ThecharacteristicsofMPPTtopologiesareanalyzed，andtheeffectsofspaceenvironmentsuchaslightintensityandtemperature，loadcharacteristics，andsystemstabilityonspacepowersystema

5、repointedout，whichcanbeasareferenceforthespacepowersystemdesigninChinesedeepspaceexploration．Keywords：deepspaceexploration；spacepowersystem；MPPT的两个重要约束条件，因此，高功率质量比是电源系1引言统的主要发展目标。目前，国内外绝大多数航天器的电源系统，仍然随着空间技术的快速发展，轻型化、大功率成为采用太阳电池阵一蓄电池组电源系统。由于太阳电池航天器两个主要发展方向。轻型化可以减少航天器的输出特性具有较强的非线性特

6、征，其输出功率与光发射成本；而大功率意味着能够使用更多的电子设强、环境温度、粒子辐照等条件有关。在一定的光强备，大幅度提高航天器应用范围。对于航天器电源和温度条件下，太阳电池可以在不同的输出电压工系统而言，尤其是深空探测器，质量与功率是其设计作，但只有在某一输出电压时，它的输出功率最大，称收稿日期：2011-05—04；修回日期：2011_O6—19作者简介：刘治钢(1982一)，男，博士，从事航天器电源系统总体设计it-作。航天器工程陔点为最大功率点。最大功率点跟踪(MPPT)技术2．2MPPT实现方式就是通过控制技术实时调整太阳电池阵的工作点，使太阳

7、电池阵MPPT技术的实现方式包括软之始终工作在最大功率点附近。件算法和硬件电路两种。MPPT软件算法实现由于MPPT技术能够最大限度地利用太阳电的方法很多，常用的有扰动观测法、电压回授法、池阵的输出功率，因此在国内外受到广泛的关注，尤功率回授法、三点相位法、间歇扫描跟踪法和最其是随着深空探测实践和大功率航天器的发展，国优梯度法，而随着大规模集成芯片的应用，还出外率先在深空探测领域开展了MPPT相关技术的现了许多基于人工智能的算法，如模糊逻辑、神研究，并已成功地应用于多个探测器。本文对国外经网络等。目前，虽然关于MPPT的算法很多，探测器电源系统MPPT进

8、行了综述，其中包括常用但是由于航天器的特殊应用条件及高可靠性要的MPPT拓扑结构