皮衛星智能航天電源系統設計
電源系統控制軟件流程主要以“信號巡回檢測→PWM控制信號調整→系統運行參數傳輸→再次信號巡回檢測”過(guò)程為主干,并在“巡檢→控制→數據傳輸”過(guò)程中增加充電控制、放電控制等分支控制功能??刂栖浖捎媚K化思想設計,由系統初始化模塊,多路A/D轉換模塊、數字濾波模塊、數據分析與控制模塊、串口通信模塊等組成[3]。
2.2 基于模糊控制邏輯的電導增量MPPT算法
皮衛星智能電源系統主要依靠軟件中的MPPT算法實(shí)現其功率的最大化。MPPT算法原理在于:在一定的溫度與光強條件下,衛星電源使用的太陽(yáng)電池陣的輸出電壓與電流存在著(zhù)非線(xiàn)性的關(guān)系,當輸出電壓到達特定值Vmp,與對應電流值Imp之間乘積達到最大值,即為太陽(yáng)電池陣峰值輸出功率點(diǎn)Pmp。
在峰值功率點(diǎn)處,輸出功率對輸出電壓的微分
dP/dV = d(VI)/dV = I+V dI/dV = 0 ?。?)
進(jìn)一步推導,可得:-dI/dV = I/V ?。?)
由此關(guān)系,建立基于模糊控制邏輯的電導增量MPPT算法。
其中,V(n),V(n-1),I(n),I(n-1)分別為當前時(shí)刻與上一時(shí)刻的太陽(yáng)電池陣輸出電壓、電流值,D(n),D(n+1)分別為當前時(shí)刻與下一時(shí)刻的占空比,△D為占空比調整步長(cháng)。根據采集的電流、電壓信號,微處理單元不斷增減PWM信號占空比,利用Boost電壓變換電路調整太陽(yáng)電池陣的輸出電壓,從而使工作點(diǎn)到達峰值功率點(diǎn)Pmp,衛星電源系統獲得最大的輸出功率。
進(jìn)一步,在基本算法的基礎上引入模糊控制邏輯,其作用為加快峰值功率跟蹤的速度。模糊邏輯控制器的兩個(gè)輸入變量分別取為當前時(shí)刻電導增量差值e(n)= -dI/dV- I/V和占空比調整步長(cháng)△D(n),輸出變量取為下一時(shí)刻的占空比調整步長(cháng)△D(n+1)。然后建立相應的隸屬度函數與模糊規則庫,此處從略。模擬實(shí)驗表明,在標準空間環(huán)境條件(AM0,25℃)下,引入模糊控制邏輯后的電導增量MPPT算法,其峰值功率跟蹤所需時(shí)間減少了60%以上。
3 結論
本文針對皮衛星電源系統的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了一套智能化的航天電源系統,該電源系統以ATmega8L單片機為核心,對電源系統各關(guān)鍵節點(diǎn)的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與處理,并運用峰值功率跟蹤等控制策略,控制系統工作狀態(tài)。模擬實(shí)驗表明,該電源系統在標準空間環(huán)境條件(AM0,25℃)下,峰值功率跟蹤性能良好,最大輸入功率達到約2.75W,電源整體效率保持在82%以上。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/179368.htm
評論