海洋智能无人系统技术-环型总线

这个环型总线的开发是为了解决安装在微型卫星不同面上的太阳能阵列问题。但是人们不能以串联方式连接被安装在微型卫星不同面上的太阳能电池。可以用并联方式连接，但前提是当卫星处于被遮挡状态时，单个支路有阻断二极管来防止太阳能电池反向偏置。然而，单个支路的工作点会随着不同量的太阳能输入而多样化，原因是相对于太阳的角度不同。环形总线的发明就是用来解决这个问题。

这种架构最初是为电源领域（power sphere）开发的。环型总线的主要电源系统元件配置如图17.4所示。在此配置中，各个独立的电源模块监测“环型总线”上的电压。在这个例子中，所选择的总线电压是10 V直流电。

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图17.4　环形总线架构的示意图

图17.4所示的太阳能阵列调节器具有一个微处理器和一个DC-DC转换器。本例中的太阳能电池阵列中，微型卫星六个面中的四个面上都有太阳能电池。在微型卫星相对位置的面上，太阳能阵列中有两个阵列通过阻塞二极管连接到一个太阳能阵列稳压单元。在轨道上太阳光线部分的操作中，控制循环的第一级是脉宽调制（PWM）DCDC升压转换器，其为受管制总线提供9.5～10.5 V之间的电压。如果单独考虑，此PWMDC DC转换器会使得受控太阳能电池阵列上所需要的电流增加至超出峰值功率点。如果这种情况发生，该转换器的功率输出会减少至零。为了防止这种情况的发生，微处理器监视总线电压和输出电流同时应用了峰值功率跟踪算法。因此，如果增加PWMDCDC转换器的电流需求，这将导致输出功率的降低，则微处理器给PWMDCDC转换器发送指令来降低电流需求。微处理器还监视太阳能阵列电压，如果太阳能阵列电压低于3.0 V，微处理器将关闭PWMDCDC转换器，反过来如果电压超过3.2 V，微处理器将打开PWMDCDC转换器。当总线电压降到低于10.0 V，电池子系统提供电能给“环形总线”。当总线是由电池供电时，电池微处理器将关闭所有的电池充电器并进入低功耗睡眠状态。电池子系统的基本构建块是电池控制元件，控制两个单独的电池单元及其相关的充电器和升压调节器。在轨道的太阳光线操作部分，电池构建块微处理器将关断电池升压调节器中的一个，并打开相关联的电池充电器。随着总线电压的增加，微处理器允许电池单元的电池充电电流缓慢增加至最大值。电压较低的电池会被充电，以此来维持各电池单元之间的平衡；在电池出现故障的情况下，会发生3.0 V下截止。如果总线电压减小是由负载增加或者太阳能照明减小引起的，电池充电器立即减小充电电流，使得在供给所有其他负载之后，剩余可用量最大化。如果总线电压低于10.1 V，则该充电器关断，而升压稳压器重新开启。