文献综述
摘要:电源系统作为立方星的关键系统,担负着星上能源的获取、存储和分配任务,是保证其他子系统正常工作的基础。电源系统供电性能的好坏直接影响卫星航天任务的执行和卫星寿命,因此对卫星电源系统进行测试具有重要意义。
关键词:立方星;卫星电源;测试系统
引言
立方星(CubeSat)是一种标准尺寸为10times;10times;10cm的微纳卫星,可扩展为2单元,3单元,6单元等尺寸以携带更多科学载荷[1]。立方星由于体积小、重量轻、成本低、研制周期短等特点,目前国际上多所大学和研究机构争相进入立方星研究领域。据初步估计,从1999年立方星的概念产生至2003年的3年多时间里,全球约有60~70所大学和研究机构,包括美国波音公司空间研究中心、美国国家航空航天局(NASA)艾姆斯研究中心等,都加入到立方星的研究行列[2]。此后,国际上对立方星的研究逐渐形成一股热潮。立方星具有功能扩展性好、快速组网、生存能力强。使用方便灵活等优点,其完成任务时间短,收效大,适应性强,非常适合应用于分布式空间系统,包括星座、空间网络和编队飞行等[3-4]。
电源系统是卫星上进行能源产生、存储、管理和分配的分系统,其基本功能是通过一定的手段获取电能,并根据需要对电能进行存储、转换和分配,然后为星上其他分系统提供稳定可靠的供电[5-6]。电源系统决定着卫星能否正常运行,是卫星可靠运行的基础。立方星电源系统不同于传统卫星的电源系统,其必须根据立方星的特点和要求进行设计。立方星电源首先必须保证其功能性、性能和可靠性,在此基础上,需要从体积小、重量轻、低成本、高效率、高功能密度等特点入手,研制出满足立方星特点和要求的电源系统。
立方体卫星成本低、标准模块化、功能易扩展、易组网,其应用越来越广,对电源系统的要求越来越高。针对立方体卫星电源系统标准化、模块化带来的自动化测试问题,设计一个立方体卫星电源测试系统来完成电源系统的工作控制与信息采集显得非常必要。
国内外研究现状
立方星电源系统研究现状
立方星电源系统由于其应用特点,对高效率、低成本、集成度、智能化具有较高的要求,因此其设计会考虑大量使用商用集成器件,简化系统结构,采用较先进的技术。
SwissCube为较早发射的立方星,其尺寸大小为lU. SwissCube电源系统[7]使用三结砷化稼太阳电池,该电源系统包括分流电路,电池充电转换电路和电池放电转换电路来保证母线电压稳定在3.3V左右,所有功能通过模拟电路实现,电压转换电路采用商用集成升压转换器,其存储设备使用铿聚合物电池,该电池内置保护电路,能够给电池组提供保护功能。该电源系统还包括一个MCU设计,用于遥测量采集。
图1.1 SwissCube电源系统结构框图
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