航天器电源功率控制器故障诊断研究

发布时间：2020-08-28 17:09

　　随着我国经济和军事的快速发展,人们探索太空的步伐在不断加快,航天器造价昂贵、战略地位特殊,航天器的安全性和可靠性越来越受到人们的重视。但是,航天器的结构复杂,工作环境恶劣,这就增大了航天器故障和失效的概率,航天器电源系统作为航天器上重要的能源系统,负责航天器在运行过程中不间断的给用电设备提供电能,一旦出现故障,可能会造成严重事故。航天器电源功率控制器作为电源系统电能调节的“大脑”,它的重要性不言而喻,因此,开展航天器电源功率控制器的故障研究有重要意义。本文主要从以下几方面进行研究:(1)研究了不同拓扑结构的航天器电源系统,总结了相应航天器电源系统的工作规律和控制策略。(2)建立了航天器电源系统各部件的模型,研究了分流器、充电调节器和放电调节器故障的注入方法,并进行了故障模式与影响分析。(3)针对航天器电源功率控制器各部件的故障特点,列出航天器电源功率控制器的故障树,对航天器电源功率控制器开展了基于多信号流图模型的可测试性分析研究。(4)提取分流器、蓄电池充电调节器和放电调节器的故障特征参数,基于测试性分析开展了传感器布局和故障诊断策略的研究。(5)开展了基于LabVIEW与Matlab/Simulink交互的航天器电源功率控制器故障诊断系统研究,通过在诊断系统中注入故障,验证了故障特征参数选取的正确性和诊断策略的有效性。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V467;TM912
【部分图文】：

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充电调节器1单元1MEA比较器BEAUbusUbatUmrefUbrefUmref1Ubref1分流器2充电调节器2逻辑单元2比较器比较器Umref2Ubref2分流器3充电调节器3逻辑单元3比较器比较器Umref3Ubref3图 3. 9 三组分流器和充电调节器的控制关系图

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南京航空航天大学硕士学位论文在仿真电路中主要需要设定电感和电容两个参数，根据文献[63]设定参数大小为：min(1 )2ioU D DLfI (3. 10)2100ooDPCf U (3. 11)中：Ui为输入电压，D 为占空比，f 为开关频率，Po为输出功率，Uo为输出电压，γ为小，由于输入是个宽范围电电压，由文献[64]可得到最小电感值应该在占空比为 1/3 处取在航天器电源系统中放电调节器的模型建立要考虑两方面的因素：第一个是放电调节条件，第二个是放电调节器的升压电路。放电调节器的工作条件是：一个是蓄电池没有电压，就是蓄电池还可以放电，另外一个是母线电压下降到了规定值，也就是说功率调此时工作在放电域，它的判据可以通过主误差放大器的输出信号来决定。根据分析在 Si搭建放电调节器升压部分的模型。

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高电平分流器(a) 方法 1分流器(b) 方法 2分流器延时开关(c) 方法 3图 4. 3 分流器恒分流故障注入方法示意图4.3.2 分流器故障仿真航天器主要工作在光照区或阴影区，分流器的工作状态与航天器工作区域有很大关系，开展分流器的故障研究，就必须保证分流器能进入分流和不分流这两种工作状态，这是开流器故障研究的先决条件，比如：当分流器处在阴影区时，分流器就无法实现分流功能，没有多余太阳能用于分流，所以，此时就无法全面地开展分流器的故障诊断研究。

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