太阳同步轨道卫星电源系统设计计算方法研究_鄢婉娟

２０１９年第３７卷８月增㊀刊西北工业大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｕｇ．Ｖｏｌ．３７２０１９Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ收稿日期：２０１９⁃０３⁃２０作者简介：张勇（１９８７ ），航天东方红卫星有限公司工程师，主要从事小卫星电源系统总体设计研究㊂太阳同步轨道卫星电源系统供电模型及任务规划方法张勇，鄢婉娟，苏蛟，郝佳宁（航天东方红卫星有限公司，北京㊀１０００９４）摘㊀要：传统的任务规划方法依据卫星寿命末期最恶劣条件下电源系统供电能力给出短期载荷允许的最大工作时间，导致卫星系统效能偏低㊂针对这个问题，首先给出了太阳同步轨道卫星的能源约束条件模型㊁锂离子蓄电池组充放电过程模型，以及影响太阳电池阵输出功率的输入条件模型，包括：太阳入射角㊁地球反照㊁姿态机动㊁星体对太阳电池的遮挡㊂在此基础上，提出了一种以任务执行时的电源系统状态和轨道光照条件状态下电源系统供电能力为输入条件，以能源约束条件为边界约束条件的任务规划方法，并给出了某光学遥感卫星典型工作模式下的任务规划结果㊂该任务规划方法可充分利用电源系统的供电能力，实现了短期载荷工作模式的任意组合，提高了卫星的使用效能㊂关㊀键㊀词：电源系统；能源约束条件；任务规划中图分类号：Ｖ４２３．４＋４㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１０００⁃２７５８（２０１９）Ｓ１⁃０００１⁃０７㊀㊀现有遥感卫星任务规划能源约束采用固定约束规划策略，以卫星最恶劣的使用状态，即在轨寿命末期光照及轨道条件最恶劣，电源分系统提供能量最低时的状态制定约束条件，对任意时间段内的成像及回放时间长度进行限制［１］，防止卫星放电过度造成蓄电池组的损害；也不能实现不同短期载荷工作模式的任意组合㊂本文以能源约束条件模型为基础，提出了一种任务规划算法流程，将锂离子蓄电池组充放电过程模型㊁影响太阳电池阵输出功率的输入条件模型，以及卫星在各工作模式下的功率情况应用到算法流程中进行迭代，得到任务执行时电源系统状态和轨道光照条件下的不同短期载荷工作模式组合的最大工作时间，实现了电源系统供电能力的充分利用，提高了卫星的使用效能㊂１　能源约束条件对于太阳电池阵－蓄电池组电源系统，蓄电池组作为储能电源，其循环寿命是约束电源系统在轨寿命的瓶颈㊂蓄电池组的使用寿命与其放电深度成反相关关系，为了延长其在轨使用寿命，需要对放电深度做出限制；对于配置太阳电池阵－蓄电池组电源系统的太阳同步轨道低轨小卫星，由于其轨道周期较短，在一个轨道周期内，阴影期又较长，约占整个轨道周期的三分之一［２］，在对蓄电池组放电深度做出要求外，还会要求卫星电源系统能够满足单圈能量平衡，即在一个轨道周期内，阳照期结束时蓄电池组应处于满电量状态㊂为了满足单圈能量平衡及放电深度的限制，需要对卫星载荷的在轨使用提出约束，该约束条件称为能源约束㊂定义一个轨道周期从卫星开始进入阴影区时刻为起始时刻，到阳照区结束时刻为止㊂以一个轨道周期为单位安排卫星有效载荷的工作，由于在一个轨道周期内需要满足单圈能量平衡，且放电深度不能超过设计值Ｄｍａｘ，所以一个轨道圈内必须满足以下条件：单圈能量平衡条件：单圈蓄电池总的充放电量Ｃ（Ｔ０）ȡＣｅ；西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷单圈放电深度限制条件：在一个轨道圈内任意时刻的当前电量Ｃ（ｔ）ȡＣｅ㊃Ｄｍａｘ㊂式中，Ｃｅ为卫星所用蓄电池组的额定电量；Ｔ０为从阴影区起始的轨道周期时间；Ｄｍａｘ为允许的最大放电深度；Ｃ（Ｔ０）为一个轨道周期结束时的当前电量值；ｔ为以开始进入阴影区为起点的时间，范围为０ Ｔ０；Ｃ（ｔ）为在一个轨道周期内ｔ时刻的当前电量㊂２㊀蓄电池组充放电过程建模锂离子蓄电池组采用恒流恒压充电控制方式，防止过充电㊂当蓄电池组电压低于设定的恒压电压时，进行恒流充电，此时只要有足够的能量，都可用来充电，但受到充电调节器输出电流能力的限制，充电电流最大不能超过设定值；当蓄电池组电压达到设定的恒压电压时，进入恒压充电阶段，充电电流逐渐减小，直到充电终止［３］，蓄电池组电压不再升高㊂实际应用中，蓄电池组充电可进入恒压段，也可不进入恒压段，只需满足单圈能量平衡即可㊂蓄电池组充电进入恒压段意味着太阳电池阵输出功率有余量㊂令Ｐｗ为太阳电池阵输出到母线的功率，Ｐｌｏａｄ为负载所需功率㊂负载所需功率是时间的函数，通常情况下分为平均长期功耗Ｐ１和不同的短期负载功耗Ｐ２１，Ｐ２２， ，Ｐ２ｎ㊂当太阳电池阵输出到母线的功率不能满足负载所需功率时：如果在阴影期，由蓄电池组负责向负载供电［４］Ｃ（ｔ）＝ʏｔ０Ｐｌｏａｄ（ｔ）ηｄＶｄｄｔ（１）㊀㊀如在阳照期，太阳电池阵为负载供电，不足部分由蓄电池组进行供电Ｃ（ｔ）＝ʏｔ０Ｐｌｏａｄ（ｔ）－Ｐｗ（ｔ）ηｄＶｄｄｔ（２）㊀㊀当太阳电池阵输出到母线的功率除向负载供电有富裕，且蓄电池组当前电量未达到额定容量时，太阳电池阵输出功率为蓄电池组充电Ｃ（ｔ）＝ʏｔ０ｍｉｎ（Ｐｗ（ｔ）－Ｐｌｏａｄ（ｔ））ηｃＶｃ，Ｉｍａｘéëêêùûúúｄｔ（３）式中，ηｄ为蓄电池组供电时的放电效率；Ｖｄ为蓄电池组的放电电压；ηｃ为蓄电池组的充电效率；Ｖｃ为蓄电池组的充电电压；Ｉｍａｘ为允许的最大充电电流，通常取０．３Ｃｅ㊂３㊀太阳电池阵输出功率计算３．１㊀太阳电池发电特性文献［５］给出了太阳电池阵寿命末期输出电流电压的计算模型和Ｉ⁃Ｖ曲线仿真模型，在电源分系统的设计中，要求串联片数有一定余量，即太阳电池阵在轨工作时，由于全调节母线电压的嵌位，实际的工作点在Ｉ⁃Ｖ曲线最佳工作点的左侧，即Ｖｏｐ＜Ｖｍｐ；实际输出到母线上的电流不小于最佳工作点电流ＩｏｐȡＩｍｐ，式中Ｉｍｐ为Ｉ⁃Ｖ曲线中最佳工作点电流，Ｖｏｐ＝Ｖｂ＋Ｖｄｉｏ＋Ｖｌｉｎｅ为工作点电压，Ｖｂ为阳照期母线电压值，Ｖｄｉｏ为串联二极管压降，Ｖｌｉｎｅ太阳电池阵供电线路压降，Ｉｏｐ为Ｉ⁃Ｖ曲线中Ｖｏｐ对应的工作点电流㊂根据文献［５］给出的计算模型，计算春秋分太阳光矢量与太阳电池阵正面法线夹角为０时，太阳电池阵输出到母线的电流Ｉｏｐ㊂则春秋分太阳电池阵在正照时输出到母线的功率为Ｐ０＝ＶｂＩｏｐ㊂３．２㊀轨道条件影响卫星的轨道条件决定了太阳有效光强因子及轨道周期内地影时间在全年内的变化㊂文献［５］给出了由轨道条件计算太阳有效光强因子和地影时间的方法模型，其中太阳有效光强因子Ｋｓｓ＝ｃｏｓβ㊃Ｋｄ，式中β＝γ－ϕ为太阳光矢量与太阳电池阵法线的夹角，当β在０ʎ ５０ʎ之间时，Ｋｓｓ基本符合余弦定律；当入射角超过５０ʎ之后，明显偏离余弦值，超过８５ʎ时，Ｋｓｓ＝０，实际Ｋｓｓ随β的变化曲线被称为凯利余弦（Ｋｅｌｌｙｃｏｓｉｎｅ）［６］；γ为太阳光矢量与轨道面的夹角，ϕ为太阳电池阵与轨道平面的夹角，太阳翼绕卫星本体坐标系的Ｙ轴单轴转动跟踪太阳时，ϕ＝９０ʎ，Ｋｄ为日地距离因子，与日地距离的平方成反比，春秋分时取为１㊂地影时间计算如下：Ｔｅ＝Ｔ０㊃Ｋｅ（４）Ｋｅ＝１１８０ａｒｃｃｏｓ１－ｒ２ｅ／（ｒｅ＋ｈ）２ｃｏｓγéëêêùûúú（５）式中，ｒｅ为地球赤道半径，ｈ为卫星轨道高度㊂３．３㊀地球反照影响太阳电池阵受到的辐射光源除了太阳光的直接辐射外，还包括地球红外辐射和地球反照辐射㊂其中地球红外辐射主要集中在６ １６μｍ，而太阳电池２增㊀刊张勇，等：太阳同步轨道卫星电源系统供电模型及任务规划方法阵采用的三结砷化镓电池的吸收光谱范围为０．３ １．８μｍ，所以地球红外辐射对太阳电池阵发电效果的影响可以忽略不计㊂地球反照辐射将会增强太阳电池阵接收到的光照强度，增加太阳电池阵的输出功率㊂地球反照辐射的强弱可以用地球反照率表示㊂目前认为，地球平均反照率可取０．３［７］㊂文献［８］给出了一种地球反照辐射强度与日－地－卫星相对位置的简化模型㊂当卫星太阳电池阵与轨道面垂直时，地球反照辐射强度：ＨＥ＝Ｓρｋ（τ）ｃｏｓδ（６）式中，Ｓ为太阳直射辐射强度；ρ为地球平均反照率，δ为太阳光与地球－卫星连线的夹角；ｋ（τ）为太阳电池阵法线与地球－卫星连线之间夹角的影响因子，夹角越大，ｋ（τ）越大，当夹角为０，即当卫星飞至赤道上空时，太阳电池阵背向地球时，不再受地球反照辐射影响［９］㊂文献［１０］利用太阳电池阵电流的遥测数据，根据最小二乘法给出地球反照下的输出电流模型参数，结果表明，对于６３０ｋｍ高度的近地卫星，地球反照辐射强度约为太阳直射辐射强度的５％ ８％㊂３．４㊀卫星姿态机动影响在三维空间中，矢量旋转可以通过单一的旋转角α和旋转所围绕的单位向量Ｖ＝ｘｙｚ()来定义，某一向量绕单位向量Ｖ旋转α角度的变换矩阵如下Ｍ＝ｃｏｓα＋（１－ｃｏｓα）ｘ２（１－ｃｏｓα）ｙｘ－ｚ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚｘ＋ｙ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙｘ＋ｚ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙ２＋ｃｏｓα（１－ｃｏｓα）ｙｚ－ｘ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚｘ－ｙ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙｚ＋ｘ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚ２＋ｃｏｓαéëêêêêùûúúúú图１㊀卫星运动轨迹假设卫星轨道偏心率为０，以地心为原点，定义Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）右手坐标系，其中卫星轨道面为坐标系的ｘｏｙ面；垂直于ｘｏｙ面且平行于太阳光的面为ｙｏｚ面；太阳翼正面法线方向为ｙ轴方向；以卫星运动方向为四手指指向方向，以右手定则定义拇指指向方向为ｚ轴，如图１所示，其中：ｃ０，ｃ１，ｖ０均为单位向量；ｃ０为不侧摆时太阳翼的法线方向，与ｙ轴重合；ｃ１是太阳光照射方向，在ｙｏｚ平面内，与ｙ轴夹角为β；ｖ０是卫星的速度方向，与卫星与地球中心连线垂直，与ｙ轴夹角为θ；ｆ是卫星轨道平面的法线方向，与ｚ轴重合㊂则ｃ０，ｃ１，ｖ０表示如下ｃ０＝０１０()ｃ１＝０ｃｏｓβ－ｓｉｎβ()ｖ０＝ｘｙｚ()＝－ｓｉｎθｃｏｓθ０()ｆ＝ｘｙｚ()＝００１()㊀㊀侧摆是卫星绕其速度方向进行转动，是光学载荷卫星扩大幅宽的有效手段，卫星在进行侧摆过程中，太阳电池阵输出功率会因为侧摆引起的β角变化而受到影响㊂根据图１所示的坐标定义，侧摆为卫星绕ｖ０的转动，角度为α，图１中未标出㊂ｃ０绕ｖ０转动α角度后的向量ｃ２计算如下ｃ２＝Ｍˑｃ０＝ｃｏｓα＋（１－ｃｏｓα）ｘ２（１－ｃｏｓα）ｙｘ－ｚ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚｘ＋ｙ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙｘ＋ｚ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙ２＋ｃｏｓα（１－ｃｏｓα）ｙｚ－ｘ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚｘ－ｙ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙｚ＋ｘ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚ２＋ｃｏｓαéëêêêêùûúúúú０１０éëêêêùûúúú＝㊀㊀㊀－（１－ｃｏｓα）ｓｉｎθｃｏｓθｃｏｓα＋（１－ｃｏｓα）ｃｏｓθｃｏｓθ－ｓｉｎαｓｉｎθéëêêêùûúúú３西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷㊀㊀则侧摆后太阳帆板法线与太阳光方向夹角的余弦Ａ＝ｃ１㊃ｃ２＝ｓｉｎαｓｉｎθｓｉｎβ＋㊀ｃｏｓαｃｏｓβ＋（１－ｃｏｓα）ｃｏｓθｃｏｓθｃｏｓβ（７）㊀㊀２种特殊位置情况：当θ为０ʎ时，Ａ＝ｃｏｓβ，即此时侧摆对太阳翼与光照方向夹角没有影响；当θ为９０ʎ时，Ａ＝ｓｉｎαｓｉｎβ＋ｃｏｓαｃｏｓβ＝ｃｏｓ（β－α），此时侧摆对太阳翼与光照方向夹角影响最大㊂如图１，由于光照方向平行于ｙｏｚ面，则ｙｏｚ面将卫星在ｘｏｙ面内一个轨道周期的阳照时间和阴影时间均分，定义θɪ［－π，π］，在ｘｏｙ面内＋ｙ轴上θ＝π２，在阳照区中间；－ｙ轴上θ＝－π２，在地影区中间㊂由于ｔ为０时表示刚进入地影，则θ＝ｔ－Ｔｅ２æèçöø÷２πＴ０－π２㊀㊀俯仰是卫星绕轨道平面的法线方向进行转动，可使光学载荷长时间凝视卫星星下点某一区域，卫星在进行俯仰过程中，太阳翼将保持以轨道角速度绕卫星本体坐标系Ｙ轴跟踪太阳的模式不变，则卫星俯仰机动同样影响太阳光矢量与太阳电池阵法线的夹角，从而影响太阳电池阵的功率输出㊂根据图１所示的坐标定义，俯仰为卫星绕ｆ的转动，角度为λ，图１中未标出㊂ｃ０绕ｆ转动λ角度后的向量ｃ３计算如下ｃ３＝Ｍˑｃ０＝㊀ｃｏｓα＋（１－ｃｏｓα）ｘ２（１－ｃｏｓα）ｙｘ－ｚ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚｘ＋ｙ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙｘ＋ｚ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙ２＋ｃｏｓα（１－ｃｏｓα）ｙｚ－ｘ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚｘ－ｙ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｙｚ＋ｘ（ｓｉｎα）（１－ｃｏｓα）ｚ２＋ｃｏｓαéëêêêêùûúúúú０１０éëêêêùûúúú＝－ｓｉｎλｃｏｓλ０éëêêêùûúúú㊀㊀则俯仰后太阳帆板法线与太阳光方向夹角的余弦Ｂ＝ｃ１㊃ｃ３＝ｃｏｓβｃｏｓλ（８）３．５㊀星体对太阳电池阵的遮挡卫星进行构型设计时，应避免天线等星表突起物对太阳翼的遮挡㊂通常情况下，卫星正常姿态飞行时，在整个阳照期太阳翼绕卫星本体坐标系Ｙ轴跟踪太阳的过程中，星体不对太阳翼构成遮挡㊂但在卫星姿态机动时，尤其是在背向太阳的侧摆过程中，星体可能会对太阳翼构成遮挡，遮挡比例与太阳光与太阳帆板法线的夹角β正相关；太阳翼转动过程中，遮挡的效果也一直在变化过程中，与星表不同侧面的布局相关㊂太阳电池阵由太阳电池片先串联成单元电路，再并联后组成，每片电池上都有旁路二极管，进行电流导通作用㊂如果串联电池中的电池被遮挡，电池串会损失一定比例的电压，使得电池串的开路电压Ｖｃｐ和最佳工作点电压Ｖｍｐ降低，即使串联片数有设计余量，但一个电池串中遮挡片数过多时，当Ｖｏｐ＞Ｖｍｐ，工作点电流迅速降低，当Ｖｏｐ＞Ｖｃｐ时，工作点电流将为０，电池串向母线输出的电流为０，不再向母线输出功率㊂所以太阳电池阵的输出功率的损失与遮挡面积不成比例关系，这是由于遮挡效果与太阳电池阵布片形式间的相互关系对输出功率的损失也有影响㊂为了计算简便，将遮挡造成的太阳电池阵效率损失简化为仅与太阳光与太阳电池阵法线夹角β的相关关系，β角由太阳电池阵与轨道平面的夹角ϕ㊁侧摆角α，俯仰角λ决定，即遮挡造成的效率损失的遮挡因子ηｓｈａｄｏｗ＝ｆ（ϕ，α，λ）㊂首先根据太阳翼㊁卫星各星体表面㊁太阳三者之间的位置关系进行仿真，同时考虑侧摆机动和俯仰机动２种情况，给出在某一ϕ角下，一个轨道周期的阳照期内任意位置进行侧摆或俯仰不同角度时的遮挡效果，并取其遮挡面积最大值，即在某一ϕ角下一个轨道圈阳照期内：侧摆α角度时的遮挡面积Ｓｓｈａｄｏｗ（α）＝ｍａｘ［Ｓｓｈａｄｏｗ（α）（ｔ）］（９）㊀㊀俯仰λ角度时的遮挡面积Ｓᶄｓｈａｄｏｗ（λ）＝ｍａｘ［Ｓｓｈａｄｏｗ（λ）（ｔ）］（１０）式中，ｔ为轨道周期阳照期的任意时刻㊂根据最大遮挡面积的遮挡效果，太阳电池串受遮挡后，当Ｖｏｐ＞Ｖｍｐ，工作点电流按此时Ｉ⁃Ｖ曲线中的Ｉｍｐ２，当Ｖｏｐ＞Ｖｃｐ时，工作点电流按０㊂依此算法求解遮挡后的太阳电池阵有效发电面积与总面积的比值，即为遮挡因子㊂４增㊀刊张勇，等：太阳同步轨道卫星电源系统供电模型及任务规划方法４㊀任务规划４．１㊀任务规划流程将能源约束条件㊁蓄电池组充放电模型㊁不同条件下太阳电池阵输出功率计算模型作为输入条件，进行任务规划㊂任务规划流程如图２所示㊂图２㊀任务规划流程图其中一个任务规划周期通常指２４小时，实际应用中，以上一个任务规划周期的卫星正常姿态下星下点过赤道时太阳电池阵输出到母线的电流值，以及太阳有效光强因子，地球反照辐射，计算出当前寿命条件下太阳光正照春秋分时的太阳电池阵输出到母线的电流值，作为当前任务规划周期的输入㊂４．２㊀任务规划结果某遥感卫星采用太阳同步轨道，标称轨道的降交点地方时１０ʒ３０，轨道高度６４０ｋｍ，轨道周期９７ｍｉｎ㊂平台长期负载功耗约４００Ｗ，短期峰值负载功耗约１１００Ｗ㊂电源系统采用顺序开关分流模式的全调节母线拓扑结构㊂太阳电池采用光电转换效率ȡ２８％的三结砷化镓电池，布片面积５．６６１ｍ２；蓄电池组采用额定容量７５Ａｈ的离子电池组；电源控制器主要由分流调节模块（Ｓ３Ｒ）㊁放电调节模块（ＢＤＲ）㊁充电调节模块（ＢＣＲ）等组成，保证发射主动段㊁在轨的阴影区和阳照区母线电压都能稳定在（３１ʃ１）Ｖ，并且实现太阳电池阵能量的统一利用，优先保证负载供电，其次用于给蓄电池组充电，再多余的能量被分流㊂针对该卫星一个轨道周期内阳照期成像㊁阴影期数据回放的典型工作模式，以电源系统自身的能力为限制条件，利用上述的任务规划方法，计算不同姿态机动条件下，电源系统能够提供给短期载荷的工作时间如表１所示㊂表中的工作时间非实际任务规划的工作时间，而是表征利用上述的任务规划方法，电源系统所具备的能力㊂表１㊀某遥感卫星典型工作模式的任务规划结果序号成像时姿态机动情况总的成像工作时间／ｓ总的数据回放工作时间／ｓ１正常姿态１５６０１５６０２侧摆５ʎ１３８０１３８０３侧摆１５ʎ１０５０１０５０４侧摆２５ʎ７２０７２０５侧摆３５ʎ５７０５７０６俯仰３０ʎ１１０４１１０４５㊀结㊀论本文给出了能源约束条件模型，锂离子蓄电池组充放电过程的计算模型，以及不同条件下的太阳电池阵输出功率计算模型，并在此基础上提出了一种任务规划方法㊂该方法不以电源系统的寿命末期状态，也不以轨道光照条件的最恶劣状态，而是以任５西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷务发生时的当前状态作为任务规划的输入条件㊂在满足单圈能量平衡和放电深度限制条件下，最大限度的发挥了电源系统的供电能力，实现了短期载荷工作模式的任意组合，提高了卫星的使用效能㊂针对某遥感卫星的任务规划结果表明，该任务规划方法有效增加了短期载荷的工作时间和工作的灵活性㊂参考文献：［１］㊀齐昕浒，刘畅，汪明．基于动态能量平衡的成像卫星任务规划方法研究［Ｃ］ʊ第二届高分辨率对地观测学术年会，北京：中国宇航学会，２０１３ＱＩＸｉｎｈｕ，ＬＩＵＣｈａｎｇ，ＷＡＮＧＭｉｎｇ．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＭｉｓｓｉｏｎＰｌａｎｎｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＥＯＳＢａｓｅｄｏｎＤｙｎａｍｉｃＥｎｅｒｇｙＢａｌａｎｃｅＣｏｎｓｔｒａｉｎｔ［Ｃ］ʊＴｈｅＳｅｃｏｎｄＡｃａｄｅｍｉｃＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＥａｒｔｈＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２０１３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］㊀马世俊．卫星电源技术［Ｍ］．北京：中国宇航出版社，２００１：２０３⁃２０４ＭＡＳｈｉｊｕｎ．ＳａｔｅｌｌｉｔｅＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＰｒｅｓｓ，２００１：２０３⁃２０４（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［３］㊀赵春阳，王涛．空间用锂离子蓄电池充电管理技术［Ｊ］．电源技术，２００８，３２（１０）：６６３⁃６６５ＺＨＡＯＣｈｕｎｙａｎｇ，ＷＡＮＧＴａｏ．ＣｈａｒｇｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＬｉｔｈｉｕｍ⁃ＩｏｎＢａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２００８，３２（１０）：６６３⁃６６５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［４］㊀崔文聪，林宝军，吕从民．近地卫星电源系统能量的仿真分析［Ｊ］．计算机仿真，２００５，２２（８）：３５⁃４４ＣＵＩＷｅｎｃｏｎｇ，ＬｉｎＢａｏｊｕｎ，ＬＹＵＣｏｎｇｍｉｎ．ＥｎｅｒｇｙＢａｌａｎｃｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＬＥＯＳａｔｅｌｌｉｔｅᶄｓＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２００５，２２（８）：３５⁃４４（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［５］㊀鄢婉娟．太阳同步轨道卫星电源系统设计计算方法研究［Ｊ］．中国空间科学技术，２００１，２１（２）：１９⁃２５ＹＡＮＷａｎｊｕａｎ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｕｎＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＯｒｂｉｔＳａｔｅｌｌｉｔｅＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，２１（２）：１９⁃２５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］㊀穆肯德㊃Ｒ㊃帕特尔．航天器电源系统［Ｍ］．韩波，陈琦，崔晓婷，译，北京：中国宇航出版社，２０１３：１６０⁃１６１ＰＡＴＥＬＭｕｋｕｎｄＲ．ＳｐａｃｅｃｒａｆｔＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ［Ｍ］．ＨＡＮＢｏ，ＣＨＥＮＱｉ，ＣＵＩＸｉａｏｔｉｎｇ，Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ．Ｂｅｉｊｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＰｒｅｓｓ，２０１３：１６０⁃１６１［７］㊀汪伟．地表反照率反演及冷热源分析［Ｄ］．南京：中山大学，２０１０ＷＡＮＧＷｅｉ．ＲｅｔｒｉｅｖａｌｆｏｒＡｌｂｅｄｏｏｆＧｒｏｕｎｄＳｕｒｆａｃｅａｎｄＴｈｅｒｍａｌＥｆｆｅｃｔＡｎａｌｙｓｉｓ［Ｄ］．Ｎａｎｊｉｎｇ，ＳｕｎＹａｔ⁃ＳｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］㊀李小飞，乔明，陈琦．地球反照对低轨卫星太阳电池阵的影响分析［Ｊ］．航天器工程，２０１４，２３（３）：６２⁃６６ＬＩＸｉａｏｆｅｉ，ＱＩＡＯＭｉｎｇ，ＣＨＥＮＱｉ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＥａｒｔｈＲａｄｉａｔｉｏｎｏｎＳｏｌａｒＡｒｒａｙｆｏｒＬＥＯＳａｔｅｌｌｉｔｅ⁃ｔｏ⁃Ｅａｒｔｈ［Ｊ］．ＳｐａｃｅｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，２３（３）：６２⁃６６（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］㊀井元良，孙海涛，雷英俊．太阳同步轨道卫星太阳电池阵在轨特性分析［Ｊ］．航天器工程，２０１３，２２（５）：６１⁃６６ＪＩＮＧＹｕａｎｌｉａｎｇ，ＳＵＮＨｉａｔａｏ，ＬＥＩＹｉｎｇｊｕｎ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳｏｌａｒＡｒｒａｙｆｏｒＳａｔｅｌｌｉｔｅｉｎＳｕｎＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＯｒｂｉｔ［Ｊ］．ＳｐａｃｅｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，２２（５）：６１⁃６６（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１０］李强，孙先伟，林乐天．近地卫星地球反照系数的一种估计方法［Ｊ］．航天器工程，２０１５，２４（３）：１７⁃２１ＬＩＱｉａｎｇ，ＳＵＮＸｉａｎｗｅｉ，ＬＩＮＬｅｔｉａｎ．ＥａｒｔｈＡｌｂｅｄｏＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｔｏＬＥＯＳａｔｅｌｌｉｔｅ［Ｊ］．ＳｐａｃｅｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，２４（３）：１７⁃２１（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）６７增㊀刊张勇，等：太阳同步轨道卫星电源系统供电模型及任务规划方法ＭｉｓｓｉｏｎＰｌａｎｎｉｎｇＭｅｔｈｏｄａｎｄＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＭｏｄｅｌｏｆＰＳＳｆｏｒｔｈｅＳａｔｅｌｌｉｔｅｉｎＳｕｎＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＯｒｂｉｔＺＨＡＮＧＹｏｎｇ，ＹＡＮＷａｎｊｕａｎ，ＳＵＪｉａｏ，ＨＡＯＪｉａｎｉｎｇ（ＤＦＨＳａｔｅｌｌｉｔｅＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｍｉｓｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｇｉｖｅｓｓｈｏｒｔ⁃ｔｅｒｍｌｏａｄｗｏｒｋｉｎｇｔｉｍｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅａｎｄｔｈｅｗｏｒｓｔｌｉｇｈｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙａｎｄｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｐｏｗｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｉｎｓｕｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｏｒｂｉｔ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ａｍｉｓｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｕｐｐｌｙａｂｉｌｉｔｙａｓｉｎｐｕｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｔｔｈｅｔｉｍｅｏｆｍｉｓｓｉｏｎｅｘｅｃｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｓｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｉｓｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｕｎｄｅｒｔｙｐｉｃａｌｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｅｏｆＥＯＳ（ｅａｒｔｈｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅ）ｗｈｉｃｈｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｍｉｓｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｒｅａｌｉｚｅｓａｎｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｒｔ⁃ｔｅｒｍｐａｙｌｏａｄｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｏｆｅｎｅｒｇｙ；ｍｉｓｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇ。

专利名称：一种提高卫星能源使用效率的短期有效载荷工作规划方法
专利类型：发明专利
发明人：张勇,鄢婉娟,刘元默,伍保峰,叶钊
申请号：CN201610833288.X
申请日：20160919
公开号：CN106599334A
公开日：
20170426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种提高卫星能源使用效率的短期有效载荷工作规划方法，包括能源约束条件的模型提出、能源约束条件及影响卫星能源情况的输入条件的建模，以及蓄电池组充放电过程模型的建立，并给出了利用该模型进行短期有效载荷工作规划的方法的及应用实例。

该数学模型能够根据卫星运行中的每一个轨道圈的实际运行参数作为输入条件进行计算，与以往只考虑最恶劣条件下的短期有效载荷工作模式和工作时间约束相比，提高了卫星有效载荷的使用效率，并且用户在进行任务规划时可以在满足能源约束条件的前提下，在一个轨道圈内任意组合载荷的工作模式，任意设定载荷的工作时机和工作时长，增加了卫星的易用性。

申请人：航天东方红卫星有限公司
地址：100094 北京市海淀区北京市5616信箱
国籍：CN
代理机构：中国航天科技专利中心
代理人：陈鹏
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一种实现太阳阵峰值功率跟踪的智能控制方法
鄢婉娟
【期刊名称】《中国空间科学技术》
【年(卷),期】1997(017)002
【摘要】首先讨论了峰值功率跟踪的一般概念及原理，然后提出了一种采用模糊自寻优智能控制原理实现太阳峰值功率跟踪的具体方法。

该方法先根据模糊自寻优控制器的输出计算太阳阵电压的参考值，然后将此参考值与太阳阵的实际输出电压上比较，得出的误差信号去控制脉宽调制输出的占空空比，以使太阳阵的输出电压达到此参考值。

【总页数】7页(P52-58)
【作者】鄢婉娟
【作者单位】北京空间飞行器总体设计部
【正文语种】中文
【中图分类】V442
【相关文献】
1.一种实现太阳阵峰值功率跟踪的智能控制方法 [J], 鄢婉娟
2.一种塔式太阳能热发电系统中定日镜跟踪控制装置及其控制方法 [J], 彭志萍
3.一种改进型太阳阵最大功率点跟踪方法 [J], 王益军;杨定宇
4.一种相控阵雷达跟踪波束优化控制方法 [J], 王楠;许蕴山;夏海宝;邓有为
5.一种基于跟踪微分器的智能车辆加速度闭环控制方法 [J], 易慧斌;朱田;王文明;彭之川;张勇
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环境减灾-1A、1B卫星模块化电源分系统
徐伟;鄢婉娟;刘元默
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2009(018)006
【摘要】在环境减灾-1A、1B卫星研制之初就将产品的通用化、产品化、模块化作为设计的首要目标.希望电源分系统的功能和接口相对固定,并且在力学环境、热真空试验及可靠性设计上满足大部分任务需求,其他卫星只需根据任务需要进行适应性局部调整,就可以直接使用产品化的产品.HJ-1A、1B电源分系统的研制达到了产品化的目的.
【总页数】7页(P81-87)
【作者】徐伟;鄢婉娟;刘元默
【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津,300381;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津,300381;中国电子科技集团公司第十八研究所,天
津,300381
【正文语种】中文
【中图分类】V442
【相关文献】
1.环境减灾-1A、1B卫星光学载荷在轨运行情况分析 [J], 朱军;陈卫容
2.自动化测试系统在环境减灾-1A、1B卫星中的应用 [J], 葛建云;王建军
3.环境减灾-1A、1B卫星星务分系统技术 [J], 李志刚;伍保峰;冯永
4.环境减灾-1A、1B卫星数据传输分系统技术 [J], 蒙红英;吴增印
5.环境减灾-1A、1B卫星环境遥感业务运行研究 [J], 王桥;张峰;魏斌;王昌佐;李营因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种太阳电池阵在轨输出电流预计方法鄢婉娟;苏蛟;刘元默【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)008【摘要】太阳电池阵作为长寿命小卫星的主能源,负责光电能量转换,其在轨输出电流受诸多外部因素和内部因素的影响,其中最重要的是有效太阳光强的影响和空间环境导致自身性能衰降的影响.因此太阳电池阵在轨输出电流呈现长期缓慢衰降的趋势,尤其在寿命中后期及超期服役阶段,输出电流可能还会受到一些如轨道漂移等不可预计因素的影响而发生变化.掌握太阳电池阵在轨输出电流的变化规律,对于是否需要采取能源参数的调整、改变载荷的使用策略或变轨等确保整星能源安全的在轨管理措施具有重要意义.以在轨卫星的实测数据为基础,对已知的外部影响因素进行归一化处理,分析其规律性,采用数学函数的方式对归一化后的在轨数据进行拟合,得到太阳阵在轨输出电流的预计模型,并将采用此模型的预计值与实测值进行比较,验证了模型精度.【总页数】4页(P1142-1145)【作者】鄢婉娟;苏蛟;刘元默【作者单位】航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TM914【相关文献】1.一种可实现星箭分离前后测轨数据联合定轨的初轨确定方法 [J], 茅永兴;马静远;掌静;宋叶志2.一种抑制输出电流谐波的DSTATCOM控制方法 [J], 周娟;罗安;肖华根;刘清3.一种多输出电流馈电推挽变换器的电流反馈控制方法 [J], 邱楹;仲崇权4.一种功率分立器件最大输出电流的计算方法 [J], 袁嘉隆; 夏姚忠; 胡一峰; 柯攀; 韩健5.低轨卫星太阳电池阵输出电流异常诊断方法 [J], 陈曦;左子瑾;张昊鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。