專利名稱：用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天器件模擬領(lǐng)域和程控電源領(lǐng)域，尤其涉及適用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置。
背景技術(shù)：
微小衛(wèi)星是指質(zhì)量在IOOKg以下的衛(wèi)星，其供電部分一般由太陽(yáng)能電池和蓄電池構(gòu)成。由于航天太陽(yáng)能電池造價(jià)昂貴、地面試驗(yàn)條件(如地面光照條件受天氣影響嚴(yán)重) 等因素，需要有一種能夠模擬太陽(yáng)能電池輸出的電源來(lái)代替太陽(yáng)能電池，以降低衛(wèi)星的研制費(fèi)用和縮短衛(wèi)星的研制周期。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的針對(duì)微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置由計(jì)算機(jī)、母板和子板構(gòu)成，計(jì)算機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接口分別與各個(gè)母板相連，每一個(gè)母板又分別與對(duì)應(yīng)的各個(gè)子板相連。計(jì)算機(jī)向母板傳送指令，母版接收到指令后傳給相應(yīng)的子板，子板將數(shù)據(jù)傳給母板，再由母板傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行顯示。如圖2所示， 現(xiàn)有技術(shù)的子板由MCU (Micro Control Unit，微控制器，又稱單片機(jī))、DAC (Digital to Analog Convertor，數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、壓控恒流源電路、ADC(Analog to Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、保護(hù)電路構(gòu)成，MCU與母板相連且MCU的輸出端和DAC相連，DAC的輸出端和壓控恒流源電路輸入端相連，壓控恒流源電路輸出端分別和ADC以及保護(hù)電路輸入端相連， ADC輸出端和MCU輸入端相連。但是，現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)電池模擬裝置有三個(gè)缺點(diǎn)第一，現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)電池模擬裝置包括多個(gè)母板，每一個(gè)母板又對(duì)應(yīng)多個(gè)子板，電路板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且安裝時(shí)時(shí)需要進(jìn)行組裝，安裝效率低。第二，每塊子板上都有一片MCU，相對(duì)于用一塊MCU 來(lái)控制所有的子板，未充分利用MCU資源，器件資源利用率低。第三，現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能電池模擬裝置的壓控恒流源電路主要由功率放大器(PA，Power Amplifier)構(gòu)成(如達(dá)林頓管)，由于PA的效率較低，導(dǎo)致，現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能電池模擬裝置的能量轉(zhuǎn)換效率低、能量利用率低。其功率輸出能力在10W以內(nèi)，應(yīng)用于瓦級(jí)別的衛(wèi)星地面試驗(yàn)尚可，如果衛(wèi)星功耗增大至十瓦的量級(jí)，必然導(dǎo)致自身發(fā)熱量過(guò)大，需有較好的散熱系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作。此外，目前市場(chǎng)上也有能夠模擬太陽(yáng)能電池輸出的儀器，但是這些模擬太陽(yáng)能電池輸出的儀器具有下述缺點(diǎn)首先，此類儀器一般針對(duì)地面太陽(yáng)能電池發(fā)電研制，價(jià)格昂貴，功能復(fù)雜，功率大，在一小段功率范圍內(nèi)精度低，不適合功耗為幾十瓦的微小衛(wèi)星應(yīng)用。 其次，此類儀器接口有限，一臺(tái)儀器一般不能滿足體裝式衛(wèi)星需求的多路太陽(yáng)能電池的輸出的需求。最后，此類儀器一般不能模擬衛(wèi)星在軌時(shí)各個(gè)面光照強(qiáng)度和溫度不斷變化的情況。對(duì)微小衛(wèi)星的研究來(lái)說(shuō)，與之相配合的試驗(yàn)裝置的小型化、高可靠性和強(qiáng)針對(duì)性有利于其的試驗(yàn)的進(jìn)行，綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)下的模擬裝置在應(yīng)用于微小衛(wèi)星的地面實(shí)驗(yàn)上都存在不足，不能滿足用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能量轉(zhuǎn)換效率高、電路輸出精度高、體積小巧、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、應(yīng)用范圍廣泛的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，包括中央處理單元、控制單元、用于采集電壓和電流的電池信息采集單元和用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的功率輸出單元，所述電池信息采集單元包括電壓傳感器和電流傳感器，所述功率輸出單元包括多個(gè)變壓電路， 所述電壓傳感器和電流傳感器分別與各個(gè)變壓電路的輸出端相連，所述中央處理單元和控制單元相連，所述控制單元的輸入端分別與電壓傳感器、電流傳感器相連，所述中央處理單元的輸出端分別通過(guò)各個(gè)變壓電路與負(fù)載相連。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)它還包括用于在變壓電路的輸出端輸出地電流和電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)斷變壓電路輸出的保護(hù)單元，所述保護(hù)單元的控制端與控制單元相連。所述保護(hù)單元包括譯碼電路和數(shù)量與變壓電路的數(shù)量相同的開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，所述變壓電路通過(guò)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路與負(fù)載相連，所述控制單元通過(guò)譯碼電路分別與各個(gè)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路的控制端相連。所述開(kāi)關(guān)保護(hù)電路包括開(kāi)關(guān)電路和繼電器，所述開(kāi)關(guān)電路的控制端與譯碼電路相連，所述開(kāi)關(guān)電路的輸出端與繼電器的控制端相連，所述變壓電路通過(guò)繼電器與負(fù)載相連。所述開(kāi)關(guān)電路為基于N溝道金屬氧化物三極管的開(kāi)關(guān)電路。它還包括用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述電壓傳感器和電流傳感器均為模擬傳感器，所述控制單元的輸入端通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元分別與電壓傳感器、 電流傳感器相連。所述變壓電路包括數(shù)字電位計(jì)和直流轉(zhuǎn)直流變壓器，所述數(shù)字電位計(jì)的控制端與控制單元相連，所述數(shù)字電位計(jì)的反饋端與直流轉(zhuǎn)直流變壓器的輸出端相連，所述數(shù)字電位計(jì)的輸出端與直流轉(zhuǎn)直流變壓器的控制端相連，所述直流轉(zhuǎn)直流變壓器連接于電源與負(fù)載之間。本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明基于一個(gè)控制單元即可集中控制多個(gè)變壓電路，可以將所有電路集成在一塊電路板上，無(wú)需多塊母板和子板的組合式安裝結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，減小了模擬裝置的體積，而且也不再需要復(fù)雜的安裝連接，更有利于微小衛(wèi)星的地面測(cè)試應(yīng)用，測(cè)試效率更尚；2、本發(fā)明在應(yīng)用上不僅僅能夠模擬太陽(yáng)能電池的輸出特性，而且還可以根據(jù)實(shí)際的輸出需求，通過(guò)調(diào)整計(jì)算機(jī)輸入?yún)?shù)或者是調(diào)整單片機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)輸出不同的輸出特性， 如恒壓、恒流等，在一般的小功率電路的調(diào)試中也可應(yīng)用，加大了該太陽(yáng)能電池模擬裝置的實(shí)用性，具有適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。3、本發(fā)明進(jìn)一步包括用于在變壓電路的輸出端輸出地電流和電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)斷變壓電路輸出的保護(hù)單元，能夠在功率過(guò)載時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)負(fù)載，能夠及時(shí)保護(hù)模擬裝置和負(fù)載。4、本發(fā)明的保護(hù)單元進(jìn)一步包括譯碼電路和數(shù)量與變壓電路的數(shù)量相同的開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，通過(guò)譯碼電路來(lái)驅(qū)動(dòng)各個(gè)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能夠進(jìn)一步減小裝置的體積。5、本發(fā)明的變壓電路進(jìn)一步包括數(shù)字電位計(jì)和直流轉(zhuǎn)直流變壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)幾十瓦級(jí)別的功率輸出，相較于用獨(dú)立元器件搭建功率輸出電路，大大減小了功率變換電路和控制電路的復(fù)雜度，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的基本框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)子板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例直流轉(zhuǎn)直流變壓器的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)關(guān)保護(hù)電路的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例控制單元的工作流程示意圖。圖例說(shuō)明1、中央處理單元； 11、串行通信接口 ；2、控制單元；3、電池信息采集單元；31、電壓傳感器；32、電流傳感器；4、 功率輸出單元；41、變壓電路；411、數(shù)字電位計(jì)；412、直流轉(zhuǎn)直流變壓器；5、保護(hù)單元；51、 譯碼電路；52、開(kāi)關(guān)保護(hù)電路；521、開(kāi)關(guān)電路；522、繼電器；6、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，本實(shí)施例用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置包括中央處理單元1、控制單元2、用于采集電壓和電流的電池信息采集單元3和用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的功率輸出單元4，電池信息采集單元3包括電壓傳感器31和電流傳感器32，功率輸出單元 4包括多個(gè)變壓電路41，電壓傳感器31和電流傳感器32分別與各個(gè)變壓電路41的輸出端相連，中央處理單元1和控制單元2相連，控制單元2的輸入端分別與電壓傳感器31、電流傳感器32相連，中央處理單元1的輸出端分別通過(guò)各個(gè)變壓電路41與負(fù)載相連。本實(shí)施例共包括6個(gè)負(fù)載，因此對(duì)應(yīng)設(shè)有6個(gè)變壓電路41和6個(gè)電池信息采集單元3。中央處理單元1采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧?采用Analog Device公司的ADuC841 單片機(jī)，此單片機(jī)基于8052內(nèi)核，內(nèi)部有62K的程序存儲(chǔ)空間，4K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，2304B片上用戶RAM，集成硬件SPI和IIC接口，支持在系統(tǒng)編程。其大容量的程序存儲(chǔ)空間方便用戶程序中有大規(guī)模的表格數(shù)據(jù)，無(wú)需外掛片外存儲(chǔ)器。中央處理單元1、控制單元2之間通過(guò)串行通信接口 11相連。串行通信接口 11 為RS232串行通信接口，RS232串行通信接口采用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片，最高速率為 120kbps,MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片將計(jì)算機(jī)士 15V電平的RS232協(xié)議信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸入控制單元2的0 5V電平的RS232協(xié)議信號(hào)，從而使得計(jì)算機(jī)能向控制單元2發(fā)送指令以及控制單元2向計(jì)算機(jī)上傳6個(gè)電池信息采集單元3輸入的六路輸出的電壓、電流信號(hào)。本實(shí)施例還包括用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元6，電壓傳感器 31和電流傳感器32均為模擬傳感器，控制單元2的輸入端通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元6分別與電壓傳感器31、電流傳感器32相連。本實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元6選用Taxes Instruments公司的ADS7828芯片，ADS7^8芯片是一種基于采樣保持原理的8通道12位精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，采樣速率最高50K，內(nèi)部時(shí)鐘，IIC通信接口。其功能是通過(guò)IIC總線接受控制單元2的指令，采集6個(gè)電池信息采集單元3輸入的六路輸出的電壓、電流信號(hào)，再通過(guò)IIC總線發(fā)送給控制單元2。如圖4所示，變壓電路41包括數(shù)字電位計(jì)411和直流轉(zhuǎn)直流變壓器412，數(shù)字電位計(jì)411的控制端與控制單元2相連，數(shù)字電位計(jì)411的反饋端與直流轉(zhuǎn)直流變壓器412的輸出端相連，數(shù)字電位計(jì)411的輸出端與直流轉(zhuǎn)直流變壓器412的控制端相連，直流轉(zhuǎn)直流變壓器412連接于電源與負(fù)載之間。數(shù)字電位計(jì)411是一種數(shù)字化的變阻器芯片，通過(guò)控制其輸入的數(shù)字量即可控制其阻值的大小。本實(shí)施例中的數(shù)字電位計(jì)411采用的數(shù)字電位計(jì)采用的是Analog Device 公司的AD5292，9 33V單端供電，額定阻值100K歐，1024分辨率，精度士 1 %，SPI通信接口。數(shù)字電位計(jì)411的功能是作為直流轉(zhuǎn)直流變壓器412的輸出端的分壓電阻?？刂茊卧?2計(jì)算得到直流轉(zhuǎn)直流變壓器412需要輸出的電壓大小，然后將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字電位計(jì)411的電阻的數(shù)字碼，通過(guò)SPI通信接口發(fā)送給數(shù)字電位計(jì)411，當(dāng)數(shù)字電位計(jì)411接收到控制單元2的設(shè)置指令后控制直流轉(zhuǎn)直流變壓器412輸出所需的電壓大小。直流轉(zhuǎn)直流變壓器412是一種基于開(kāi)關(guān)電源原理的直流轉(zhuǎn)直流變壓器芯片，在輸出可調(diào)的DC/DC芯片的應(yīng)用中，用兩個(gè)分壓電阻對(duì)其輸出電壓進(jìn)行分壓，將分壓值送給芯片的反饋端，通過(guò)控制分壓電阻的比例，即可控制輸出電壓的大小。本實(shí)施例中直流轉(zhuǎn)直流變壓器412采用Taxes Instruments公司的TPS5450芯片，輸入電壓范圍5. 5V 36V，輸出電壓最低可至1.221V，最高可接近于輸入電壓，5A連續(xù)輸出(6A峰值)電流，內(nèi)部集成導(dǎo)通電阻為IlOm歐MOSFET開(kāi)關(guān)，效率高達(dá)90%，500KHz工作頻率，輸出可調(diào)。直流轉(zhuǎn)直流變壓器412的功能是將輸入電壓轉(zhuǎn)換為控制單元2計(jì)算得到的輸出電壓，其電壓設(shè)置通過(guò)數(shù)字電位計(jì)411實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例還包括用于在變壓電路41的輸出端輸出地電流和電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)斷變壓電路41輸出的保護(hù)單元5，保護(hù)單元5的控制端與控制單元2相連。保護(hù)單元5包括譯碼電路51和數(shù)量與變壓電路41的數(shù)量相同的開(kāi)關(guān)保護(hù)電路52，變壓電路41通過(guò)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路52與負(fù)載相連，控制單元2通過(guò)譯碼電路51分別與各個(gè)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路52的控制端相連。本實(shí)施例中譯碼電路51采用74AC11138芯片實(shí)現(xiàn)，74AC11138芯片將控制單元2 輸出的3路二進(jìn)制碼譯成8路開(kāi)關(guān)信號(hào)，對(duì)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路52進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。如圖5所示，開(kāi)關(guān)保護(hù)電路52包括開(kāi)關(guān)電路521和繼電器522，開(kāi)關(guān)電路521的控制端與譯碼電路51相連，開(kāi)關(guān)電路521的輸出端與繼電器522的控制端相連，變壓電路41 通過(guò)繼電器522與負(fù)載相連。本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路521為基于N溝道金屬氧化物三極管 (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的開(kāi)關(guān)電路。本實(shí)施例中，N溝道金屬氧化物三極管采用N溝道的IRLML2502金屬氧化物三極管，導(dǎo)通電阻0. 045 歐姆，最大源漏電壓20V，開(kāi)關(guān)閾值電壓0. 6 1. 2V，能夠提高譯碼電路51輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)后端的負(fù)載。繼電器522為10A/30V直流型繼電器，開(kāi)關(guān)控制電壓5V，繼電器522的功能為當(dāng)輸出端工作超出設(shè)定的電流、電壓范圍時(shí)，關(guān)斷輸出，以達(dá)到保護(hù)負(fù)載和模擬裝置的目的。本實(shí)施例中，根據(jù)整個(gè)裝置中各部分電路的功能，可將電路分為控制部分和功率輸出部分?？刂撇糠职ㄖ醒胩幚韱卧?、串行通信接口 11、控制單元2、電池信息采集單元 3、保護(hù)單元5、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元6，并以控制單元2為核心，控制部分的功能是第一，根據(jù)用戶需求以及當(dāng)前模擬裝置的負(fù)載情況，計(jì)算輸出模擬裝置的輸出狀態(tài)；第二，根據(jù)六路輸出的電流、電壓采樣信息，判斷六路輸出的是否工作在正常工作的電壓、電流范圍之內(nèi)，如果六路輸出超出正常工作的電壓、電流，關(guān)閉保護(hù)電路；功率輸出部分則由功率輸出單元4的各個(gè)變壓電路41組成，功率輸出部分的功能是接受MCU的輸出電壓設(shè)置信號(hào)，輸出相應(yīng)大小的輸出電壓。如圖6所示，控制單元2的工作流程具體如下第一步系統(tǒng)初始化。分配SPI和IIC的工作管腳，配置SPI、IIC、UART的工作模式。其中，SPI配置為主機(jī)工作模式，上升沿產(chǎn)生數(shù)據(jù)，下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)，工作在1/2晶振頻率下；IIC工作在主機(jī)模式；UART波特率為9600。通過(guò)IIC總線初始化ADS7828，開(kāi)啟 ADS7828內(nèi)部參考源。初始化數(shù)字電位計(jì)，數(shù)字電位計(jì)的初始值設(shè)置為0歐，使得DC/DC輸出電壓為1.221V。初始化模擬裝置的工作模式，默認(rèn)工作模式為太陽(yáng)能電池模擬輸出。第二步接受中央處理單元1的參數(shù)。中央處理單元1向控制單元2發(fā)送27Byte 的指令，告知控制單元2六路輸出的工作參數(shù)。如果控制單元2受到的指令有更新，則控制單元2根據(jù)收到的參數(shù)計(jì)算出各路輸出新的工作狀態(tài)或輸出新的曲線形式，進(jìn)入下一步； 如果控制單元2為非新指令，則直接進(jìn)入下一步。27Byte指令結(jié)構(gòu)如下
HFModeClC2C3C4C5C6TFIByteIByte4Byte4Byte4Byte4Byte4Byte4ByteIByteHF域?yàn)閹^，值為0x7D代表正確，其余代表錯(cuò)誤。Mode域?yàn)楦髀份敵龅墓ぷ鳡顟B(tài)以及指令更新標(biāo)志。Cl C6 模擬太陽(yáng)能電池輸出狀態(tài)時(shí)，為各路輸出的光照和溫度條件； 恒壓或恒流方式時(shí)，為恒壓或恒流工作狀態(tài)標(biāo)識(shí)以及其工作條件。TF域?yàn)閹?，值為OxFF 代表正確，其余代表錯(cuò)誤。Mode域的定義如下
MlM2M3M4M5M6FLAGIBit (MSB)IBitIBitIBitIBitIBitIBitIBit (LSB)其中Ml M6域分別為六路模擬輸出工作狀態(tài)，1代表模擬太陽(yáng)能電池輸出，0代表恒壓或恒流輸出。FLAG域代表是否新指令標(biāo)志，11代表新指令，00代表非新指令，10 (01) 代表無(wú)效指令。Cl C6的定義如下
Illumination/M—VITemperature/V_VI2Byte2Byte 當(dāng)工作方式為模擬太陽(yáng)能電池輸出時(shí)illumination:某路輸出光照強(qiáng)度；Temperature 某路輸出溫度；當(dāng)工作方式為恒流或恒壓輸出時(shí)M_VI 恒流或恒壓輸出方式設(shè)置指令，0x00代表恒壓，Oxll代表恒流，其余代表無(wú)效指令。V_VI 恒壓或恒流工作方式電壓或者電流值的大小。第三步采集信息，計(jì)算輸出。通過(guò)IIC指令控制模數(shù)轉(zhuǎn)換單元一次通過(guò)電池信息采集單元3采集第1 6路輸出的電壓、電流信息并根據(jù)此信息計(jì)算直流轉(zhuǎn)直流變壓器412 需要輸出的電壓值以及置入數(shù)字電位計(jì)411的數(shù)據(jù)。模擬太陽(yáng)能電池輸出的計(jì)算方法如下(以第1路為例)1)判斷輸出是否正常，若不正常，關(guān)斷輸出，計(jì)算下一路；若正常，直接計(jì)算下一路。2)通過(guò)RL = V1/I1 (1)計(jì)算負(fù)載電阻，其中Vl為電壓傳感器31采集的電壓，Il為電流傳感器32采集的電流。3)查表?？刂茊卧?的內(nèi)置程序存儲(chǔ)器中存一張y = ex關(guān)系的表格，χ最大值45， 每隔0. 01取一個(gè)點(diǎn)，將相應(yīng)的y值寫入單片機(jī)程序中，生成一張具有451個(gè)點(diǎn)的表格。太陽(yáng)能電池的IV曲線方程可簡(jiǎn)化為I = Isc · (1-C1 · (exp (V/ (C2 · Voc) )-1)) (2)其中，NeW_ISC、Cl、C2、NeW_V0C即為在第二步中所得到的參數(shù)。結(jié)合程序中的表格，可根據(jù)如下公式求得在某個(gè)χ值下V、I和R的值。V = χ (η) · C2 · Voc (3)I = Isc · (1-C1 · (y (η)-1)) (4)R = V/I (5)比較R和RL的值，據(jù)比較結(jié)果，二分法選取下一個(gè)χ值，最終得到最接近于RL的 R值，選取在此R值情況下的V值作為輸出。4)根據(jù)V計(jì)算得置入數(shù)字電位計(jì)的數(shù)據(jù)。 Γ 丄-i
權(quán)利要求
1.一種用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于包括中央處理單元(1)、控制單元O)、用于采集電壓和電流的電池信息采集單元(3)和用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的功率輸出單元G)，所述電池信息采集單元C3)包括電壓傳感器(31)和電流傳感器 (32)，所述功率輸出單元(4)包括多個(gè)變壓電路(41)，所述電壓傳感器(31)和電流傳感器 (32)分別與各個(gè)變壓電路Gl)的輸出端相連，所述中央處理單元(1)和控制單元(2)相連，所述控制單元( 的輸入端分別與電壓傳感器(31)、電流傳感器(3 相連，所述中央處理單元(1)的輸出端分別通過(guò)各個(gè)變壓電路Gl)與負(fù)載相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于它還包括用于在變壓電路Gl)的輸出端輸出地電流和電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)斷變壓電路Gl)輸出的保護(hù)單元(5)，所述保護(hù)單元(5)的控制端與控制單元( 相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于所述保護(hù)單元(5)包括譯碼電路(51)和數(shù)量與變壓電路Gl)的數(shù)量相同的開(kāi)關(guān)保護(hù)電路(52)，所述變壓電路通過(guò)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路(52)與負(fù)載相連，所述控制單元(2)通過(guò)譯碼電路(51)分別與各個(gè)開(kāi)關(guān)保護(hù)電路(5 的控制端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)保護(hù)電路(52)包括開(kāi)關(guān)電路(521)和繼電器(522)，所述開(kāi)關(guān)電路(521) 的控制端與譯碼電路(51)相連，所述開(kāi)關(guān)電路(521)的輸出端與繼電器(522)的控制端相連，所述變壓電路Gl)通過(guò)繼電器(522)與負(fù)載相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)電路(521)為基于N溝道金屬氧化物三極管的開(kāi)關(guān)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于它還包括用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(6)，所述電壓傳感器 (31)和電流傳感器(3 均為模擬傳感器，所述控制單元O)的輸入端通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元 (6)分別與電壓傳感器(31)、電流傳感器(32)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于所述中央處理單元(1)、控制單元⑵之間通過(guò)串行通信接口(11)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，其特征在于所述變壓電路Gl)包括數(shù)字電位計(jì)(411)和直流轉(zhuǎn)直流變壓器 G12)，所述數(shù)字電位計(jì)Gll)的控制端與控制單元( 相連，所述數(shù)字電位計(jì)Gll)的反饋端與直流轉(zhuǎn)直流變壓器G12)的輸出端相連，所述數(shù)字電位計(jì)Gll)的輸出端與直流轉(zhuǎn)直流變壓器G12)的控制端相連，所述直流轉(zhuǎn)直流變壓器(41 連接于電源與負(fù)載之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于微小衛(wèi)星地面試驗(yàn)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池模擬裝置，包括中央處理單元、控制單元、用于采集電壓和電流的電池信息采集單元和用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的功率輸出單元，所述電池信息采集單元包括電壓傳感器和電流傳感器，所述功率輸出單元包括多個(gè)變壓電路，所述電壓傳感器和電流傳感器分別與各個(gè)變壓電路的輸出端相連，所述中央處理單元和控制單元相連，所述控制單元的輸入端分別與電壓傳感器、電流傳感器相連，所述中央處理單元的輸出端分別通過(guò)各個(gè)變壓電路與負(fù)載相連。本發(fā)明具有能量轉(zhuǎn)換效率高、電路輸出精度高、體積小巧、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、應(yīng)用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B17/02GK102566444SQ20121000136
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者丁立聰, 沈國(guó)權(quán), 羅明玲, 金仲和, 金小軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)