卫星一次电源故障仿真研究

admin · 发表于 2022-5-15 23:06:28

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电源系统是卫星上最重要的保障系统，在其寿命期间各运行段的光照期和地影期，电源系统应为卫星的长期负载、短期峰值负载和脉冲大电流负载提供充足的电能。随着航天器的快速发展，电源系统的供电能力、寿命、及结构的复杂程度大幅度提高，因此，对电源系统故障进行研究尤为重要。本文针对卫星一次电源及其故障类别，建立了卫星一次电源故障仿真平台，并进行了单机数学仿真及分布式仿真。研究工作主要包括：首先，研究了卫星一次电源的组成，并从母线调节方式、功率调节方式两方面研究了电源控制技术，在此基础上对本课题涉及的一次电源组成方案进行了设计。其次，通过对卫星一次电源故障分类，在Matlab/Simulink下搭建了一次电源各模块的故障模型，包括太阳电池阵故障模型、蓄电池故障模型、分流调节器故障模型、放电调节器故障模型、充电调节器故障模型，并组成基于S3R及S4R控制技术的故障模型。再次，设计了卫星一次电源系统随机故障生成功能，实现了既可仿真特定故障，又可模拟卫星随机生成故障，即更接近实际故障发生状态的功能，为实现随机故障生成，采用了一种改进的正态分布随机数生成方法及均匀分布随机数生成方法，并对故障注入界面进行了设计。最后，对所搭建的卫星一次电源故障仿真平台进行了仿真验证，仿真采用单机仿真与分布式仿真，其中单机仿真采用Matlab/Simulink环境，分布式仿真在基于VxWorks实时操作系统与Windows操作系统的计算机中完成，利用Simulink code工具将Simulink模型转换为C代码，并在Tornado下实现代码移植，利用TCP/IP协议在计算机之间传输数据。分布式仿真结果与单机条件下的结果基本一致，验证了该仿真平台的正确性。

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