空间电源数字孪生系统

数字孪生系统是一种详细描述现实系统的数字化模拟系统,基于虚拟空间中的模型理解、预测、优化和控制现实系统,与现实系统具有实时性、同步进化性和交互性。为满足未来空间飞行器智能化、高机动性、多目标任务的特点,需要提升空间电源系统智能化监测管理能力。本文分析了空间电源数字孪生系统的构成要素,从数字孪生模型构建、新型传感技术以及数据驱动原理出发,构建数字孪生系统。依据天上-地面-数字空间各1套电源系统的原则,实现对空间电源荷电状态、电源健康状态等性能进行精准状态诊断和预测并优化控制策略,在保证飞行器任务实现的前提下提高电源系统的可靠性。     

基于FPGA的电源分析仪通道模块设计

电源分析仪可模拟多种条件下的电源电压波形信号对电子系统进行电源适应性测试。电源分析仪通道模块设计是研制仪器的关键技术之一,论文采用DDS原理设计了基于FPGA的通道模块硬件电路,并编程实现其功能。实验测试表明,通道模块设计达到了预期目标,证明了此方案的可行性,对电源分析仪的研制具有重要参考意义。     

数字光纤系统的无源化

本文讨论了具有无电源供电光发射机的数字光纤传输系统的意义和要求,提出了三种实用化实现方法,即LED、LD和电光调制器方法。     

霍尔电推进系统数字化电源处理单元设计

分析了霍尔电推进系统的电源处理单元(PPU)的需求,介绍了使用移相全桥软开关电路设计方法,实现了电源处理单元阳极电源高效率,同时通过采用FPGA设计方法,实现了数字化电源处理单元的设计,最后给出了80mN霍尔电推进系统数字化电源处理单元工程样机的实现情况,结果表明:采用软开关后电源效率得到了明显的提高,数字化控制的电源处理单元具备了参数灵活调整的功能。     

单片微型计算机在智能测试系统中的应用

本文介绍采用单片微型计算机的智能测试仪的设计原理。利用单片机实现对多路的频率、电压和电流进行自动测试。同时可实现电压到频率、电流到频率、频率到数字的变换;可自动产生各种直流、交流信号;具有数字显示和打印两种输出功能。该系统利用八位单片机实现了十六位机达到的测量精度。     

基于软件定义的航天器分布式电源系统设计

针对电源系统架构灵活性的需求,提出了一种基于软件定义智能功率单元的可重构航天器分布式电源系统设计。给出了系统的分布式架构,采用了一种可软件定义的标准功率单元实现所有发电单元、储能单元的分布式接入。智能功率单元可以通过星载计算机软件定义工作模式,满足不同单元的接入需求。通过搭建分布式电源系统仿真模型,对不同故障情况进行了验证,结果表明:分布式电源系统的可重构控制策略,实现了电源系统高可靠运行。最后,对提出电源系统设计的优势进行了总结。     

关于太阳模拟器电源的理论和实践

文章回顾了太阳模拟器电源发展的三个阶段:碳弧灯和磁饱和电抗器阶段;氙灯和模拟量阶段;氙灯和数字量阶段.文章并阐述了KM6太阳模拟器电源的设计思路,详细地介绍了可选用元器件的优缺点,以及"PWM"变换器的选择.     

星用C频段50W固态功率放大器设计

为了满足通信卫星对于固态功率放大器高功率、高效率、高集成的要求，文章提出了一种星用C频段固态功率放大器的设计方法。首先通过采用半导体单片集成电路芯片，对射频电路进行创新性设计，将电调衰减、数字增益控制、功率放大等功能集成在一个模块中，实现功率放大器的高集成；其次，通过整机热设计，并结合红外热像仪测试，优化高功率氮化镓器件的散热途径，在实现整机大功率输出的同时，保证整机的高可靠应用；最后，对电源电路进行优化设计，使得固放电源具备高效率、高稳定的特点，为射频电路提供稳定的供电。温度循环、热真空等试验结果表明，所研制的C频段50W固放性能稳定、可靠性高，满足星载应用要求。     

空间站电源系统信息管理软件重构方案

针对空间站电源系统内部多个单机与其他系统进行多总线通信,实现系统内外之间数据交换的复杂信息管理需求,同时考虑到软件的可靠性和继承性,设计采用架构重构和代码重构的空间站电源系统信息管理软件,具有多任务处理实时性高的特征,能实现传统电源下位机软件代码复用,提高代码复用率。另外,通过设计基于多级静态优先级的任务调度模块,实现多总线数据流的合理通信和多任务的有效处理。文章提出的软件重构方案在空间站电源系统信息管理软件中进行应用,实现了38.47%的软件代码复用率,实时性任务的响应率提高了44.48%,可有效满足空间站电源系统的信息管理任务需求。     

电源转换模块LTC3780的工作性能仿真分析

为了获得可应用于航天器系统的稳定的供电电源,采用高性能升压-降压开关稳压控制器LTC3780,设计在低压、高压和正常供电时都能实现预期输出电压的电源转换电路;利用LTspice软件对该电源转换电路进行工作性能仿真,主要对不同输入电压时的输出电压和不同负载时的带载能力进行了仿真,通过仿真实现了稳定的电压输出和较强的带载能力。     

载人航天器高压供配电安全性设计

文章通过分析载人航天器高压系统的设计难点,从系统层面自顶向下地提出了载人航天器系统高压安全控制措施并得到验证,实现了载人航天器供电、配电、用电系统的安全性设计规范化和在轨运行安全,为我国后续空间站平台奠定了电源系统技术基础。     

空间核动力平台电力管理系统的设计

空间核动力平台是一种全新的电源推进一体化航天器,其电力系统具有三相交流输出、工况多且复杂、母线电压体制多等特点。为了解决空间核动力平台负载供电诸多难题,通过对系统功能、负载类型、母线体制、组成配置、工作模式、控制机制等方面论证分析,提出了一种新型空间核动力平台电力管理系统架构。其中,变配电系统从硬件实现角度解决了基于布雷顿热电转换系统输出为负载稳态供电问题,自主控制系统从软件控制角度解决了主能源、辅助能源等多能源间流动控制以及负载暂态匹配问题,这为未来空间核动力平台电力管理系统研究工作奠定了基础。     

高频数字开关电源结构设计与仿真研究

本文论述了大功率高频开关电源的数字实现方法,对DSP控制的高频数字开关电源做了初步的研究,设计了输出为28V／215A的高频开关电源的主电路和控制电路。最后,本文利用MATLAB7．0对主电路进行了仿真,验证了所提出方法的可行性。     

卫星星座地面供配电测试系统研制

卫星地面供配电测试系统是卫星综合测试系统中的重要分系统之一。文章介绍了一套自行开发研制的卫星星座模式下的地面供配电测试系统,该系统主要由地面电源、PLC通用供配电测试设备、工业控制计算机、卫星等效器、DC/DC主备份切换测试设备等构成;其中通用供配电测试设备采用了组态技术,基于PROFIBUS、PLC、STEP 7和WinCC等进行开发,实现了实时显示、控制输出、报警记录、数据归档、冗余备份等功能,可靠性和可扩展性程度高,为设备的模块化、通用化和系列化提供了一个有效的途径,满足了卫星星座综合测试的需要。     

基于多元性能加速退化的航天器DC/DC电源寿命评估方法研究

文章针对航天器DC/DC电源多性能退化的特征,利用Wiener过程结合加速模型建立产品的加速性能退化模型,采用计及相关性的Copula函数对不同性能的退化数据进行融合,提出一种基于多元性能加速退化的寿命评估方法。以某型号产品作为研究对象,对通过步进应力加速退化试验获得的多元性能退化数据进行建模评估,得到产品的失效激活能与使用寿命的评估结果。该方法可缩短产品寿命评估试验的时间,合理评价不同性能退化过程之间的相关性,充分利用有限的试验数据,为具有多性能退化特征的航天小子样产品寿命评估工作提供了一种解决思路。     

航天器不同舱段一次母线接地设计

随着多舱段航天器的发展和航天器上供配电设备的增多,设备之间的相互干扰问题日益突出。文章对不同舱段的电源接地方式进行分析研究,给出航天器不同舱段的一次母线接地设计方案及实际应用案例,为后续多舱段接地设计提供经验参考。     

基于HLA的载人航天器飞行任务仿真平台研究与实现

面向载人航天器飞行任务仿真需求,根据载人航天器的特点以及高层体系结构(HLA)技术,提出了基于高层体系结构的载人航天器飞行任务仿真平台方案,设计实现了由运行管理、飞行指令、数据记录、数据可视化等功能,以及涵盖轨道、姿态、能源、动力学等多个专业仿真模型组成的仿真平台,给出了应用实例,并就仿真平台开发中的联邦开发过程、仿真模型接口软件、飞行场景三维可视化等关键部分进行了探讨。与单一的飞行任务仿真软件相比,该分布式仿真平台覆盖的专业面更全,验证内容更丰富,可扩展性更强。随着载人航天器系统飞行任务复杂程度的提高,通过对仿真平台的扩展和重用,可适应新的任务验证需求。该仿真平台可为复杂载人航天器的飞行任务设计验证提供依据,并对基于HLA的其他航天器仿真系统的联邦设计与开发具有一定的参考价值。     

热备份冗余二次电源中的“备压主”工作模式研究

文章列举了航天器二次电源中常用的冗余设计方式,并针对某航天器热备份冗余二次电源在轨出现的“备压主”现象进行了详细分析,说明了其产生的机理,并通过多个产品的地面试验进行了验证和分析,对热备份冗余二次电源的工作模式有了进一步的认知,指出“备压主”是这种冗余设计方式的一种特定工作模式,而非产品故障。