卫星S3R功率调节电源系统稳定性分析
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自动控制理论实验报告人:赵振根02020802班2008300597卫星三轴姿态飞轮控制系统设计一:概述1.1.坐标系选择与坐标变换在讨论卫星姿态时,首先要选定空间坐标系,不规定参考坐标系就无从描述卫星的姿态,至少要建立两个坐标系,一个是空间参考坐标系,一个是固连在卫星本体的星体坐标系。
在描述三轴稳定对地定向卫星的姿态运动时,一般以轨道坐标系为参考坐标系,还有星体坐标系。
(1) 轨道坐标系o o o O X Y Z -,原点位于卫星的质心O ,o OX 轴在轨道平面上与o OZ 轴垂直,与轨道速度方向一致,o OZ 轴指向地心,o OY 轴垂直于轨道平面并构成右手直角坐标系(2) 星体坐标系b b b O X Y Z -,原点位于卫星的质心O ,b OX ,b OY ,bOZ 固连在星体上,为卫星的三个惯性主轴。
其中b OX 为滚动轴,b OY为俯仰轴,OZ为偏航轴。
b1.2 飞轮控制系统在卫星三轴姿态控制中的应用与特点长寿命,高精度的三轴姿态稳定卫星,在轨道上正常工作时,普遍采用角动量交换装置作为姿态控制系统的执行机构。
与喷气推力器三轴姿态稳定系统相比,飞轮三轴姿态稳定系统具有多方面的有点:(1)飞轮可以给出较为精确地连续变化的控制力矩,可以进行线性控制,而喷气推力器只能作为非线性开关控制,因此轮控系统的精度比喷气推力器的精度高一个数量级,而姿态误差速率也比喷气控制小。
(2)飞轮所需要的能源是电能可以不断地通过太阳能电池在轨得到补充,因而适用于长寿命工作,喷气推力器需要消耗工质或燃料,在轨无法补充,因而寿命大大受限。
(3)轮控系统特别适用于克服周期性扰动。
(4)轮控系统能够避免热推力器对光学仪器的污染。
然而,轮控系统在具有以上优越性的同时,也存在两个主要问题,一是飞轮会发生速度饱和。
当飞轮朝着一个方向加速或偏转以克服某一方面的非周期性扰动时,飞轮终究要达到其最大允许转速。
二是由于转速部件的存在,特别是轴承寿命和可靠性受到限制。
广东省2022年中考第二次模拟考试物理(本卷共25小题,考试时间:90分钟试卷满分:100分)注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
写在本试卷上无效。
3.回答其他题时,将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
5.考试范围:中考全部内容。
一、选择题(本大题共7小题,每小题3分,共21分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.小明同学对身边物理量的大小进行了估测,其中最接近实际的是()。
A.中学生的身高大约150dm;B.中学生的正常体温约为41℃;C.人体通常能承受的最大安全电压为220V;D.教室里的日光灯正常发光时的功率大约为40W2.下列对生活中一些现象的解释错误的是()。
A.电冰箱是利用制冷剂在冷凝器中液化放热,将冰箱内的热量带到冰箱外面;B.在寒冷的北方不用水银温度计测量气温,是因为水银的凝固点较低;C.舞台上用干冰能制造白雾,是因为干冰升华吸热使水蒸气液化;D.用手沾些冷水去拿热包子不会太烫,是因为水汽化吸热3.下列事例中,主要是利用声波可以传递能量的是()。
A.医生对结石病人进行“超声”碎石;B.老师在课堂上讲解战斗英雄故事;C.120救护车发出急促刺耳的声音;D.火车进站时会提前鸣笛示警4.关于原子、原子核和核能,下列说法正确的是()。
A.原子是由原子核和中子组成的;B.原子核是由中子和电子组成的;C.太阳的能量来自大量氢核裂变;D.核电站发生的是可控链式反应5.在体育课上,小康用胳膊将排球向上垫起后,排球上升过程中运动得越来越慢。
下列说法中正确的是()。
A.排球在脱离胳膊后能继续上升,是由于排球所受的重力小于排球的惯性;B.排球在脱离胳膊后的上升过程中,受到方向向上的力;C.排球在脱离胳膊后的上升过程中,重力势能逐渐减小;D.排球在脱离胳膊后的上升过程中,动能逐渐减小6.如图所示,电源电压恒定,两灯电阻不变,且不相等。
空间S4R电源系统的设计与实现李建平;徐伟;钱成喜【摘要】采用S4R功率调节技术能降低电源系统的控制难度,并具有较高的充电效率,同时能降低PCU的质量和热功耗,是一种具有广泛应用前景的卫星电源技术.介绍了一套42 V母线S4R功率调节技术空间电源系统,对S4R功率调节系统的技术特点、设计方法和实验情况进行分析总结.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)010【总页数】4页(P2218-2221)【关键词】S4R;42V;电源实验系统【作者】李建平;徐伟;钱成喜【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM615S4R功率调节技术于20世纪90年代中期由EAS电源研究室开发成功,S4R在S3R的基础上拓展增加了太阳电池阵的直接充电功能。
S4R电源系统采用“两域”控制方式,与S3R系统[1]的“三域”控制方式相比,降低了一次电源系统控制的复杂程度,提高了电源系统跨域动态响应能力;由于S4R系统具有太阳电池阵的直接充电功能,不需要配置独立的BCR充电模块,可减轻电源控制器(PCU)的质量。
S4R系统[2]中,太阳电池阵能直接为蓄电池组充电,使PCU具有更高的充电效率,同时降低PCU热功耗,降低PCU的热控难度。
S4R功率调节技术可以满足各种轨道航天器电源系统的应用需求,尤其适用于需要频繁地进行大电流充电的航天器电源系统。
如图1所示,42 V母线S4R电源系统主要包括S4R电源控制器、太阳方阵模拟器、锂离子蓄电池组、电子负载模拟器以及测试用的TM/TC、上位机等相关仪器设备。
1.1 S4R电源控制器电源控制器是S4R功率调节技术电源系统的核心,电源控制器采用两域(S4R)全调节母线体制,实现母线电压调节、太阳电池阵模拟器输出功率的分流调节、蓄电池组模拟器充电控制及放电调节,以及实现产品过压、限流保护。
基于Matlab的大功率电源控制器设计仿真鲁伟;张泰峰;赵秋山;张伟;史更新【摘要】对电源控制器进行建模仿真可为系统的设计分析提供重要的指导作用.针对20 kW电源控制器,设计了全调节母线的模块化系统方案.基于Matlab/Simulink软件,构建了包含顺序开关分流调节器、蓄电池充放电调节器的仿真系统.通过设置合适的电路参数及控制参数,仿真系统可准确模拟多种工况下电源控制器母线的动静态响应.仿真结果表明设计的电源控制器能够满足20 kW负载的供电需求.%Modeling and simulation play an important role on the design and analysis of the high-power power conditioning unit.For the 20 kW power conditioning unit,a modular system with a full regulated main-bus was ing the Matlab/Simulink software,a simulation system was established,which contained sequential switching shunt regulators and battery charge/discharge regulators.With appropriate circuit parameters and control parameters,steady and dynamic responses of main-bus were simulated under various working conditions.Simulation results show that the designed power conditioning unit can meet the requirement of the 20 kW payload.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】4页(P286-288,324)【关键词】电源控制器;顺序开关分流调节器;蓄电池充放电调节器;仿真系统【作者】鲁伟;张泰峰;赵秋山;张伟;史更新【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM91空间电源系统承担着航天器电能的产生、存储、管理和分配,是保障航天器稳定可靠工作的关键分系统之一[1],电源控制器(PCU)是空间电源系统的核心组成部分[1-2],承担着航天器在轨期间能量的传输、转换和控制任务,动态调节发电装置、储能装置和负载之间的能量平衡。
航天器电源系统设计作业1.电源系统在主电源、储能电源、功率调节三方面的方案初步设计步骤包括哪些方面。
确定电源系统的技术指标要求首先要充分了解飞行任务特点、航天器结构构型方案、工作寿命要求、有效载荷方案,从而确认航天器总体对电源系统的设计要求:电源系统的任务、供电要求(长期功率,峰值功率,平均功率,脉冲功率)、工作寿命及可靠性要求、质量及体积要求、环境试验要求、研制经费和航天器总体的制约条件等。
①主电源的方案选择与设计包括:太阳电池类型(品种和规格)、太阳电池阵的布局及安装方式(本体安装、单轴跟踪、双轴跟踪)、太阳电池阵输出功率预估、太阳电池阵的质量和面积预估、可靠性、安全性要求和可靠度指标预估、与航天器其它分系统的机、电、热接口要求、与地面支持设备间的机、电、热接口要求②储能电源的方案选择与设计包括:蓄电池的类型(品种和规格)、蓄电池组的组成形式、蓄电池组容量、放电深度要求(满足各种工况下的航天器对功率的需求)、蓄电池组的最大输出功率需求、蓄电池组充放电循环寿命需求、蓄电池组的质量和体积预估、可靠性、安全性要求和可靠度指标预估、与航天器其它分系统的机、电、热接口要求、与地面支持设备间的机、电、热接口要求③功率调节的方案选择与设计包括:能量传输方式(直接能量传输系统、峰值功率跟踪系统)、母线电压调节方式(不调节、半调节和全调节母线)、母线电压的选择和母线供电品质要求、太阳电池阵、蓄电池组的功率调节与控制方式、电源控制设备的质量和体积预估、可靠性、安全性要求和可靠度指标预估、与航天器其它分系统的机、电、热接口要求、与地面支持设备间的机、电、热接口要求2.空间环境对电源系统的影响包括哪些方面。
针对原子氧侵蚀影响、等离子体环境的表面充放电影响的预防措施。
①地球空间环境:引力场、中性大气、真空、电离层、磁场与磁层、高能粒子辐射环境、微流星体和空间碎片(1)对轨道的影响:地球引力场、高层大气、日月摄动、太阳辐射压力(2)对姿态的影响:地球磁场、高层大气、地球引力场、太阳辐射压力(3)空间环境对结构和材料的影响:辐射损伤(电磁辐射损伤;高能粒子辐射损伤)、材料放气、污染、材料表面原子氧侵蚀、撞击损伤、接触表面黏着和冷焊(4)空间环境对航天器的充电和放电影响:真空放电、表面静电充放电、体内放电、低压放电(5)空间环境对电子器件的影响:热环境、辐射损伤、单粒子事件(6)空间环境影响对航天器研制各阶段的要求:可行性论证阶段、方案设计阶段、研制阶段、发射阶段、运行阶段、发生异常和故障阶段(7)空间环境对电源系统的影响:太阳总辐照度变化的影响、化学损伤的影响、高能带电粒子的辐射损伤影响、等离子体环境的表面充放电影响、机械损伤的影响、温度环境的影响、空间污染的影响②原子氧侵蚀影响的预防措施:(1)选用抗原子氧侵蚀能力强的互联材料,或选择满足任务寿命要求的互连片的厚度,同时开展地面验证试验。