引言

近年來，我國空間技術發展迅速，在軌衛星數量不斷增多，衛星正朝著大功率、輕量化、批量研制的趨勢發展[1]。而這一發展方向也決定了衛星的電源系統需要具備更大功率密度，在保證供電能力的同時減小電源系統的體積和重量[2]。

電源分系統主要承擔衛星在測試、發射、在軌運行期間為衛星平臺系統和有效載荷提供能源及能源管理的任務，是衛星的“心臟”，在整個為衛星系統中具有重要地位。目前衛星電源系統可以分為兩種，一種是采用傳統直接能量傳輸(DET)的電源系統，其中以順序開關分流調節(S3R)技術最為常見；另一種是采用最大功率點跟蹤(MPPT)技術的電源系統[3-4]。

采用直接能量傳輸方式的電源系統在太陽電池陣提供的能量有富余時將多余的能量消耗在分流電路和太陽電池陣中，是一種損耗分流式調節技術[5-6]。該方式具有可靠性高、傳輸效率高、電路簡潔、控制簡單的優點，但是太陽電池陣電壓被蓄電池組電壓鉗位，能源利用率較低[7]。

采用MPPT技術的電源系統可以使太陽電池陣始終工作于最大功率點上，相比于S3R能源利用率可以提升10%~20%。這有助于減小太陽電池陣的面積，從而在降低衛星體積重量的同時節約成本[8-9]。但傳統的MPPT控制技術在蓄電池組充滿之后會使太陽電池陣逐漸偏離最大功率點，直至開路。而電源系統設計時，會以壽命末期且高溫工作的工況進行能源平衡分析，此時太陽電池陣電壓明顯低于低溫出影時的電壓。所以采用傳統MPPT控制技術的電源系統若太陽電池陣在低溫出影時處于開路狀態，則高開路電壓可能對太陽電池陣及控制器產生不利影響[10]。

為提高太陽陣能源利用率，減小電源系統體積重量、降低成本，發展MPPT技術具有重要意義。目前空間電源中的MPPT控制以模擬控制為主，模擬控制具有可靠性強、實時性好的優點，并且具有豐富的在軌飛行經歷[11-12]。

為了在提高太陽電池陣能源利用率的同時充分保障系統的可靠性，并且避免傳統MPPT控制方法帶來的太陽電池陣開路高壓問題，本文提出了一種MPPT與S3R融合拓撲電源控制器。所提出的電源控制器采用模擬控制方案，既能工作于MPPT模式又能工作于S3R模式，且兩種模式既能根據蓄電池組電壓情況自主切換，也可以通過指令強制切換至S3R模式，從而確保系統穩定運行。

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作者信息：

王博鑫，劉樹峰，鄒吉煒，賈旭，張偉，戴路

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