适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态MPPT方法与流程

本发明涉及临近空间飞行器电推进动力系统的能源传输，特别涉及一种适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法。

背景技术：

1、在临近空间飞行器电推进动力系统内，为保证mppt控制器中的每个mppt模块工作在其最大功率点处，以提升整个系统的转换效率，引入分布式拓扑架构的感念，即针对各个太阳电池子阵，配置独立的mppt模块，对每个太阳电池子阵的最大功率点进行分别跟踪，从而减小了各子阵间的相互影响，降低了系统对每个子阵性能的一致性需求，进而提高了系统整体的发电量。从mppt模块输出端连接方式的角度考虑，分布式能源系统架构包含并联型与串联型两种形式。相对于并联型mppt拓扑架构而言，串联mppt拓扑架构内的mppt模块的电压变比可以较小，有利于提高控制器的转换效率，同时，低应力的功率器件可以有效降低控制器的成本，且便于相关电路的设计。

2、无论串联型mppt模块采用何种功率变换拓扑结构，在实际情况下，各mppt模块的增益存在着最大值与最小值的限制。如果被遮挡的太阳电池子阵数量超过一定比例，整个控制器的输出总电压可能无法支撑母线电压，最终导致各支路控制器都无法正常工作。因此，需要设计有效的启动策略，以完成系统从启动至稳态的正常切换。

3、针对串联型mppt模块的启动策略，普遍采取的方案是当mppt模块输出达到限压值时，控制其输入开关管100％占空比导通，使得对应的前端太阳电池子阵短路。该方式虽然能有效地实现串联型mppt模块从启动至稳态mppt的过渡，但若在大电流条件下进行启动，该输入开关管因其电流应力的限制，可能会造成器件的损坏。

4、所以，需要采取有效的适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，以解决当前常规方式的固有缺陷，提高整个动力系统的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，以解决mppt模块常规启动方式的固有缺陷，提高系统工作的可靠性。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，包括如下步骤：

3、s1、mppt模块软开启；

4、s2、输出稳压控制；

5、s3、稳态最大功率点跟踪。

6、所述步骤s1具体包括：

7、s11、设置mppt模块输出电压限压参考信号uout_ref；

8、s12、mppt模块启动后，延时200ms，200ms延时后，经过20ms时间，限压环pi调节输出占空比从0％变为1％；

9、s13、每隔20ms时间，限压环pi调节输出占空比增加1％，直至输出占空比为10％。

10、进一步的，所述步骤s1中，通过延时及阶段性增比的方式，抑制模块在启动时输出电压产生瞬时过冲。

11、进一步的，所述步骤s2具体包括：

12、s21、从t1时间起，实时采集mppt模块输出电压信号uouti，得到模拟采样信号uout_sample；

13、s22、uout_ref与uout_sample进行比较，产生误差放大信号uout_ea，并通过限压环pi调节，使mppt模块输出电压稳定于规定限值uout_limit，此时mppt模块不进行最大功率点跟踪；

14、s23、直至t2时刻，所有mppt模块完成启动，系统母线电压建立，mppt模块退出限压环，并进入mppt环调节。

15、进一步的，所述步骤s2中，对mppt模块输出电压进行采样及pi调节，产生相应的pwm信号使输出电压稳定在规定限值，直至所有mppt模块启动完成

16、进一步的，所述步骤s3具体包括：

17、s31、实时采集太阳阵电压信号usa和电流信号isa，并计算实时太阳阵输出功率psa；

18、s32、比较当前psa与前一时刻的数值大小，若当前psa大于前一时刻的数值，则太阳阵参考电压增加1个步长δu，使得太阳阵电压相应变大，否则参考电压减小1个步长δu，使得太阳阵电压相应变小；

19、s33、当计算得到的实时太阳阵输出功率变化率连续两次小于1％，则认为跟踪到峰值功率点，mppt模块输出电压为uout_steady。

20、本发明提供的适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法取得的有益效果是：

21、本发明可以有效解决常规启动方式的缺陷，符合分布式电推进动力系统的高可靠工作需求，为临近空间飞行器能源传输技术提供参考与帮助。

技术特征：

1.适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过延时及阶段性增比的方式，抑制模块在启动时输出电压产生瞬时过冲。

3.如权利要求1所述的适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

4.如权利要求1所述的适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，其特征在于，所述步骤s2中，对mppt模块输出电压进行采样及pi调节，产生相应的pwm信号使输出电压稳定在规定限值，直至所有mppt模块启动完成。

5.如权利要求3所述的适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态mppt方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：

技术总结本发明公开了一种适用于串联型分布式电推进动力系统的启动至稳态MPPT方法，其流程包含MPPT模块软开启单元、输出稳压控制单元以及稳态最大功率点跟踪单元。其中，MPPT模块软开启单元通过延时及阶段性增比的方式，抑制模块在启动时输出电压产生瞬时过冲；输出稳压控制单元对MPPT模块输出电压进行采样及PI调节，产生相应的PWM信号使输出电压稳定在规定限值，直至所有MPPT模块启动完成。本发明提出的串联性分布式电推进动力系统的启动至稳态MPPT方法可以有效解决常规启动方式的缺陷，符合分布式电推进动力系统的高可靠工作需求，为临近空间飞行器能源传输技术提供参考与帮助。技术研发人员：王霄,董宝磊,徐墨尘,朱子锐,陈大川,周罗增,杨华,杨亚红受保护的技术使用者：上海空间电源研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/20