双超卫星及其动静平台电能传输方法与流程

1.本发明涉及双超卫星动静平台间能源供应传输技术领域，具体地，涉及双超卫星及其动静平台电能传输方法。


背景技术：

2.以太阳为代表的空间科学探测任务，太阳空间望远镜等科学载荷对卫星平台指向精度和稳定度指标的要求，比常规卫星往往要高2个数量级以上。由于常规卫星的太阳翼以及飞轮等活动部件的影响，使得指向精度和稳定度指标往往不够理想。
3.双超卫星平台打破常规卫星载荷与卫星平台固连设计方法，提出动静隔离式全新理念，为科学载荷提供了超高指向精度和超高稳定度的卫星平台。基于卫星动静隔离式的设计方案，给整星供配电带来了动静平台能源供应传输的问题。
4.经对现有技术进行检索：
5.专利文献cn106314827a公开了一种主从非接触双超卫星平台舱间能源传输系统，主要讲的是非接触双超平台舱间通过舱间能源传输通断机构实现平台舱给载荷舱提供电能，通过驱动机构正向和反向的转动实现能源传输插头和插座的接通和断开，侧重于采用电机驱动方式控制插头插座断开，建立舱间能源传输通道。
6.南京航空航天大学硕士学位论文“空间站舱间功率变换与管理”主要讲的是舱间功率变换的方案，核心舱-辅助舱采用直接功率变换、舱-舱间两两直接功率变换方案和并网控制型间接功率变换方案，侧重于变换电路拓扑基本工作原理和关键参数的多路冗余设计以及实验验证。
7.专利文献cn207098765u公开了一种非接触式电能传输装置，主要讲的是电能转换装置的设计及实现，采用凹凸型磁芯、线圈以及开关管桥式电路实现非接触电能传输装置，满足电池包高效充电和便捷换电的需求。
8.以上所提及的现有技术，均无法解决双超卫星在轨观测任务与非观测任务时，动静平台悬浮/锁紧工况下舱间电能传输与切换的问题。


技术实现要素：

9.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双超卫星及其动静平台电能传输方法。
10.根据本发明提供的一种双超卫星动静平台电能传输方法，包括：
11.卫星在轨执行观测任务时，静平台悬浮于动平台；卫星在轨处于非观测任务时，动静平台相互接触锁紧；
12.卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆、伸缩电缆固定连接三种电能传输方式，由动平台为静平台传输所需电能；
13.卫星动静平台间采用的电能传输方式在有线电缆、悬浮无缆、伸缩电缆固定连接三种电能传输方式中切换。
14.优选地，卫星在轨实施观测及成像任务时，动平台释放静平台，静平台悬浮于动平台，动静平台间采用有线电缆和悬浮无缆电能传输方式，动平台为静平台传输所需电能；当有线电缆方式通过发送指令遥控脱落后，动平台采用悬浮无缆的方式，通过非接触发射调节器和接收调节器实现电能到磁场能再到电能的装换，为静平台传输电能。
15.优选地，卫星在轨处于非观测及成像任务时，动静平台相互接触锁紧，动静平台间采用有线电缆电能传输方式，为动静平台负载提供供电，在能源充足时，富余的电能为动静平台各自的蓄电池组储能设备进行充电。
16.优选地，有线电缆连接采取脱落装置，通过发送控制指令实现动静平台间有线电缆的一次性脱落；悬浮无缆采用无线功率传输装置，采用非接触发射调节器和接收调节器实现电能到磁场能再到电能的装换；伸缩电缆固定连接采用驱动伸缩机构控制电缆平动，实现电缆两端的电连接器可重复接通或断开。
17.优选地，根据在轨观测任务的需要，卫星自主的由有线电缆传输方式切换至悬浮无缆传输方式，或由悬浮无缆传输方式切换至有线电缆传输方式；在有线电缆传输方式或悬浮无缆电能传输通路发生故障失效时，切换至伸缩电缆固定连接传输方式。
18.优选地，卫星动静平台分别配置蓄电池组储能装置，根据卫星在轨观测任务需要或进入阴影期时，卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆、伸缩电缆固定连接的电能传输方式均能够断开，动静平台分别转内电，各自依靠蓄电池组提供电能。
19.优选地，卫星在轨发送控制指令使电缆自由脱落断开动静平台电缆连接的传输通路，该传输通路断开后不可恢复。
20.优选地，卫星动静平台在轨分离后，使用悬浮无缆电能传输方式形成传输通路，动平台输送电能到静平台，该传输通路断开后可恢复。
21.优选地，卫星动静平台间采用有线电缆和悬浮无缆电能传输方式在轨故障失效后，驱动伸缩机构控制伸缩电缆平动，以实现电缆两端的电连接器可重复的接通或断开。
22.根据本发明提供的一种双超卫星，使用所述的双超卫星动静平台电能传输方法。
23.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
24.1、本发明提出的卫星动静平台间悬浮与接触锁紧模式电能传输方案，既能够消除在轨观测任务期间动平台上的太阳翼以及飞轮等活动部件对观测及成像精度和稳定度的干扰影响，又能够确保非观测期间静平台供电安全可靠。
25.2、本发明提出的卫星动静平台间电能多方式传输和切换的方案，能够根据当前模式选择有线电缆、悬浮无缆和伸缩电缆固定连接三种电能传输方式。
26.3、本发明提出的卫星动静平台分别转内电方案，能够在动静平台间电能传输通道断开情况下，动平台和静平台分别依靠自身蓄电池组等储能设备，既可以避免了动静平台间电量传输方式切换过程中静平台瞬间断电的风险，又降低了动平台负载功率，确保了动平台的能源安全。
附图说明
27.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
28.图1为所述的双超卫星动静平台电能传输框图。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
30.为了实现卫星对太阳等宇宙天体的超高指向精度和超高稳定度的观测及成像，除了采用高精度的控制算法和测量装置等措施外，还应消除由于卫星自身振动所带来的干扰，从而提高对目标天体的指向精度和稳定度。
31.双超卫星包括动平台和静平台，其中动平台上安装两翼太阳电池阵，可以将太阳光能转化为电能，为动平台上的单机设备供电；静平台上配置太阳望远镜等科学载荷，能够实现对日观测及成像。针对卫星动静平台在物理结构上非固定刚性连接的现状，这就需要卫星一方面既要为动平台上的控制装置和测量仪器提供稳定能量，另一方面也要为静平台上的观测成像载荷提供电能。本发明提出的双超卫星动静平台能量传输方法，解决了动静平台两者之间的电能稳定传输和可靠安全切换难题，具有重要的参考价值。
32.卫星静平台上的单机设备需要从动平台获取稳定持续的能源供应。本发明双超卫星动静平台电能传输方法，包括：卫星动静平台间悬浮与接触锁紧、卫星动静平台间电能多方式传输、卫星动静平台间电能多方式切换、卫星动静平台分别转内电。
33.所述卫星动静平台间悬浮与接触锁紧，是指根据卫星在轨执行观测任务时的需要，静平台悬浮于动平台，降低动平台控制装置带来的干扰；卫星在轨处于非观测任务时，动静平台相互接触锁紧，确保卫星飞行安全。
34.卫星在轨处于非观测及成像任务时，动静平台相互接触锁紧，动静平台间采用有线电缆电能传输方式，为动静平台负载提供供电，在能源充足时，富余的电能可以为动静平台各自的蓄电池组储能设备进行充电。
35.卫星在轨实施观测及成像任务时，动平台释放静平台，静平台悬浮于动平台，动静平台间采用有线电缆和悬浮无缆电能传输方式，动平台为静平台传输所需电能；当有线电缆方式通过发送指令遥控其脱落后，动平台采用悬浮无缆的方式，通过非接触发射调节器和接收调节器实现电能到磁场能再到电能的装换，为静平台传输电能。
36.所述卫星动静平台间电能多方式传输，是指：卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆和伸缩电缆固定连接三种电能传输方式，动平台为静平台传输所需电能。，其中有线电缆连接采取脱落装置，通过发送控制指令实现动静平台间有线电缆的一次性脱落；悬浮无缆采用无线功率传输装置，采用非接触发射调节器和接收调节器实现电能到磁场能再到电能的装换；伸缩电缆固定连接采用驱动伸缩机构控制电缆平动，实现电缆两端的电连接器可重复接通或断开。
37.所述卫星动静平台间电能多方式切换，是指卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆和伸缩电缆固定连接三种电能传输方式，可根据在轨观测任务的需要，卫星自主的由所述的卫星动静平台间采用有线电缆传输方式切换至所述的悬浮无缆传输方式，或由所述的悬浮无缆传输方式切换至所述的有线电缆传输方式，在所述的有线电缆传输方式和所述的悬浮无缆电能传输通路发生故障失效时，均可切换至所述的伸缩电缆固定连接传输方式，确保静平台能源安全。
38.所述卫星动静平台分别转内电，是指卫星动静平台分别配置蓄电池组储能装置，根据卫星在轨观测任务需要或进入阴影期时，所述卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆和伸缩电缆固定连接三种电能传输方式均可断开，动静平台分别转内电，各自依靠蓄电池组提供电能。既避免了动静平台间电量传输方式切换过程中静平台瞬间断电的风险，又降低了动平台负载功率，确保了动平台的能源安全。
39.卫星在轨可以发送控制指令使其自由脱落断开动静平台电缆连接，消除有线电缆对卫星静平台指向精度和稳定度的扰动。该传输通路断开后不可恢复。
40.卫星动静平台在轨分离后，可以使用所述的悬浮无缆电能传输方式，动平台输送电能到静平台。该传输通路断开后可恢复。
41.所述的卫星动静平台间采用有线电缆和所述的悬浮无缆电能传输方式在轨故障失效后，可以驱动伸缩机构控制所述的伸缩电缆平动，以实现电缆两端的电连接器接通或断开。该传输通路可重复接通和断开。
42.综上所述，本发明基于卫星动静隔离式的设计方案，考虑到一方面动平台不能够采取常规卫星的供配电方法直接为静平台输送能源，另一方面还要根据卫星在轨观测任务的需要，实施动静平台间有线电缆和悬浮无缆能源传输通道切换，以消除有线电缆对静平台的干扰，为太阳空间望远镜等科学载荷提供超高指向精度和超高稳定度平台。
43.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，包括：卫星在轨执行观测任务时，静平台悬浮于动平台；卫星在轨处于非观测任务时，动静平台相互接触锁紧；卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆、伸缩电缆固定连接三种电能传输方式，由动平台为静平台传输所需电能；卫星动静平台间采用的电能传输方式在有线电缆、悬浮无缆、伸缩电缆固定连接三种电能传输方式中切换。2.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，卫星在轨实施观测及成像任务时，动平台释放静平台，静平台悬浮于动平台，动静平台间采用有线电缆和悬浮无缆电能传输方式，动平台为静平台传输所需电能；当有线电缆方式通过发送指令遥控脱落后，动平台采用悬浮无缆的方式，通过非接触发射调节器和接收调节器实现电能到磁场能再到电能的装换，为静平台传输电能。3.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，卫星在轨处于非观测及成像任务时，动静平台相互接触锁紧，动静平台间采用有线电缆电能传输方式，为动静平台负载提供供电，在能源充足时，富余的电能为动静平台各自的蓄电池组储能设备进行充电。4.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，有线电缆连接采取脱落装置，通过发送控制指令实现动静平台间有线电缆的一次性脱落；悬浮无缆采用无线功率传输装置，采用非接触发射调节器和接收调节器实现电能到磁场能再到电能的装换；伸缩电缆固定连接采用驱动伸缩机构控制电缆平动，实现电缆两端的电连接器可重复接通或断开。5.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，根据在轨观测任务的需要，卫星自主的由有线电缆传输方式切换至悬浮无缆传输方式，或由悬浮无缆传输方式切换至有线电缆传输方式；在有线电缆传输方式或悬浮无缆电能传输通路发生故障失效时，切换至伸缩电缆固定连接传输方式。6.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，卫星动静平台分别配置蓄电池组储能装置，根据卫星在轨观测任务需要或进入阴影期时，卫星动静平台间采用有线电缆、悬浮无缆、伸缩电缆固定连接的电能传输方式均能够断开，动静平台分别转内电，各自依靠蓄电池组提供电能。7.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，卫星在轨发送控制指令使电缆自由脱落断开动静平台电缆连接的传输通路，该传输通路断开后不可恢复。8.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，卫星动静平台在轨分离后，使用悬浮无缆电能传输方式形成传输通路，动平台输送电能到静平台，该传输通路断开后可恢复。9.根据权利要求1所述的双超卫星动静平台电能传输方法，其特征在于，卫星动静平台间采用有线电缆和悬浮无缆电能传输方式在轨故障失效后，驱动伸缩机构控制伸缩电缆平动，以实现电缆两端的电连接器可重复的接通或断开。10.一种双超卫星，其特征在于，使用权利要求1至9中任一项所述的双超卫星动静平台
电能传输方法。

技术总结
本发明提供了一种双超卫星及其动静平台电能传输方法，包括：卫星动静平台间悬浮与接触锁紧、卫星动静平台间电能多方式传输、卫星动静平台间电能多方式切换、卫星动静平台分别转内电。本发明既能够消除在轨观测任务期间动平台上的太阳翼以及飞轮等活动部件对观测及成像精度和稳定度的干扰影响，又能够确保非观测期间静平台供电安全可靠，且能够根据当前模式选择有线电缆、悬浮无缆和伸缩电缆固定连接三种电能传输方式，并且还能够在动静平台间电能传输通道断开情况下，动平台和静平台分别依靠自身蓄电池组等储能设备，在避免动静平台间电量传输方式切换过程中静平台瞬间断电的风险的同时降低了动平台负载功率，确保了动平台的能源安全。的能源安全。的能源安全。


技术研发人员：何振宁 张伟 程卫强 王琦 安敏杰 尤伟 吕锋
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/6/12