皮衛(wèi)星智能航天電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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電源系統(tǒng)控制軟件流程主要以“信號巡回檢測→PWM控制信號調(diào)整→系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)傳輸→再次信號巡回檢測”過程為主干，并在“巡檢→控制→數(shù)據(jù)傳輸”過程中增加充電控制、放電控制等分支控制功能。控制軟件采用模塊化思想設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)初始化模塊，多路A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波模塊、數(shù)據(jù)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(dǎo)增量MPPT算法
皮衛(wèi)星智能電源系統(tǒng)主要依靠軟件中的MPPT算法實(shí)現(xiàn)其功率的最大化。MPPT算法原理在于：在一定的溫度與光強(qiáng)條件下，衛(wèi)星電源使用的太陽電池陣的輸出電壓與電流存在著非線性的關(guān)系，當(dāng)輸出電壓到達(dá)特定值Vmp，與對應(yīng)電流值Imp之間乘積達(dá)到最大值，即為太陽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 （2）
進(jìn)一步推導(dǎo)，可得：-dI/dV = I/V （3）
由此關(guān)系，建立基于模糊控制邏輯的電導(dǎo)增量MPPT算法。
其中，V(n),V(n-1),I(n),I(n-1)分別為當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻的太陽電池陣輸出電壓、電流值，D(n),D(n+1)分別為當(dāng)前時(shí)刻與下一時(shí)刻的占空比，△D為占空比調(diào)整步長。根據(jù)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(diào)整太陽電池陣的輸出電壓，從而使工作點(diǎn)到達(dá)峰值功率點(diǎn)Pmp，衛(wèi)星電源系統(tǒng)獲得最大的輸出功率。
進(jìn)一步，在基本算法的基礎(chǔ)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(dāng)前時(shí)刻電導(dǎo)增量差值e(n)= -dI/dV- I/V和占空比調(diào)整步長△D(n)，輸出變量取為下一時(shí)刻的占空比調(diào)整步長△D(n+1)。然后建立相應(yīng)的隸屬度函數(shù)與模糊規(guī)則庫，此處從略。模擬實(shí)驗(yàn)表明，在標(biāo)準(zhǔn)空間環(huán)境條件(AM0,25℃)下，引入模糊控制邏輯后的電導(dǎo)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(jié)論
本文針對皮衛(wèi)星電源系統(tǒng)的特點(diǎn)開發(fā)了一套智能化的航天電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)以ATmega8L單片機(jī)為核心，對電源系統(tǒng)各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與處理，并運(yùn)用峰值功率跟蹤等控制策略，控制系統(tǒng)工作狀態(tài)。模擬實(shí)驗(yàn)表明，該電源系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到約2.75W，電源整體效率保持在82％以上。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/179368.htm
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