一种卫星推进驱动线路电源管理系统

摘要

一种卫星推进驱动线路电源管理系统，包括推进分系统控制器、第一控制信号驱动线路、第二控制信号驱动线路、整星一次电源、第一磁保持继电器、第二磁保持继电器、星务分系统、星箭分离开关和推进驱动线路。通过推进分系统控制器和星务分系统共同对推进驱动线路电源进行管理；两个磁保持继电器并联，星务分系统发出4个独立控制指令对磁保持继电器进行控制；星箭分离开关仅通过控制信号；推进分系统控制器输出的控制信号需在星箭分离开关信号有效时才能输出。实现卫星推进驱动线路电源管理的需求，提高了系统的安全性、可靠性以及使用时的自主性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种的电源管理系统，特别是卫星推进系统驱动线路的电源管 理系统。

背景技术

推进分系统是航天器姿态和位置控制的执行机构之一，通过推进驱动线路 输出控制信号控制推力器喷出推进剂进而实现对航天器姿态或位置的控制，而 推进剂是卫星的危险源之一，因此保证推进分系统工作时的安全性和可靠性至 关重要。推进驱动线路的供电为卫星提供的一次电源，推进驱动线路的供电方 式关系着推进分系统工作是否安全和可靠，因此推进分系统驱动线路电源管理 是系统设计的重要内容之一。

目前，在推进驱动线路电源管理上采用的几种主要方法包括：

（1）卫星提供的一次电源直接经星箭分离开关后供给推进驱动线路使用；

（2）卫星提供的一次电源经继电器控制后供给推进驱动线路使用，继电器 的动作由星务分系统控制，星务分系统输出加电指令和断电指令各一条；

上述方法存在的主要缺点：

（1）星箭分离开关为卫星的无源开关，在卫星发射星箭分离后处于闭合状 态，采用直接经星箭分离开关控制推进驱动线路电源，在星箭分离开关与卫星 壳体发生短路时会直接将整星一次电源短路，致使执整星无法工作；另外，如 果星箭分离开关在星箭分离后不能正常闭合，就会无法给推进驱动线路提供电 源从而致使推进分系统无法正常工作；

（2）推进驱动线路电源直接由星务分系统控制，在系统使用时自主性较差， 推进分系统推进驱动线路的电源管理完全依赖与星务分系统。另外，在星务分 系统输出的加电指令或断电指令失效时，会使推进系统无法正常工作；

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星推进驱 动线路电源管理系统，实现卫星推进驱动线路电源管理的需求，提高了系统的 安全性、可靠性以及使用时的自主性。

本发明的技术解决方案是：一种卫星推进驱动线路电源管理系统，包括推 进分系统控制器、第一控制信号驱动线路、第二控制信号驱动线路、整星一次 电源、第一磁保持继电器、第二磁保持继电器、星务分系统、星箭分离开关和 推进驱动线路；

第一控制信号驱动线路包括第一加电控制信号驱动电路和第一断电控制信 号驱动电路；第二控制信号驱动线路包括第二加电控制信号驱动电路和第二断 电控制信号驱动电路；

星务分系统输出第一加电指令、第一断电指令、第二加电指令和第二加电 指令；

推进分系统控制器输出推进驱动线路加电控制信号和断电控制信号，加电 控制信号和断电控制信号均为宽度为160ms的正脉冲，其中加电控制信号由星 箭分离开关与第一磁保持继电器的第一加电控制信号驱动电路和第二磁保持继 电器的第二加电控制信号驱动电路连接，断电控制信号直接与第一磁保持继电 器的第一断电控制信号驱动电路和第二磁保持继电器的第二断电控制信号驱动 电路连接；

第一加电控制信号驱动电路和第二加电控制信号驱动电路分别与第一磁 保持继电器和第二磁保持继电器的开线圈连接，第一断电控制信号驱动电路和 第二断电控制信号驱动电路分别与第一磁保持继电器和第二磁保持继电器的关 线圈连接；第一控制信号驱动线路和第二控制信号驱动线路对推进分系统控制 器输出的加电控制信号和断电控制信号进行驱动使其控制第一磁保持继电器和 第二磁保持继电器动作，所述开线圈为通电后使磁保持继电器闭合的线圈，关 线圈为通电后使磁保持继电器断开的线圈；

整星一次电源经第一磁保持继电器和第二磁保持继电器触点开关与推进驱 动线路连接，当第一磁保持继电器和第二磁保持继电器的开线圈工作时触点闭 合，接通整星一次电源和推进驱动线路，当第一磁保持继电器和第二磁保持继 电器的关线圈工作时触点断开，断开整星一次电源和推进驱动线路；

第一磁保持继电器和第二磁保持继电器采用并联方式，一个磁保持继电器 的开线圈工作时接通整星一次电源和推进驱动线路，两个磁保持继电器的关线 圈都工作时断开整星一次电源和推进驱动线路；

第一加电指令和第二加电指令分别与第一磁保持继电器和第二磁保持继电 器的开线圈连接，第一断电指令和第二断电指令分别与第一磁保持继电器和第 二磁保持继电器的关线圈连接。

所述星箭分离开关为无源开关，卫星发射时星箭分离前为断开状态，星箭 分离后为闭合状态。

所述推进分系统控制器和星务分系统互为备份，共同控制第一磁保持继电 器和第二磁保持继电器。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明中设计了通过推进分系统控制器和星务分系统共同对推进驱 动线路电源进行管理的方法，推进分系统控制器可以直接对推进驱动线路电源 进行管理，不仅仅依赖与星务分系统，提高系统管理的自主性，同时星务分系 统作为推进驱动线路电源管理的备份手段，又提高了系统的可靠性；

（2）本发明中采用两个并联继电器设计及来自星务分系统4个独立控制 指令，有效规避了指令失效时致使推进分系统无法正常工作的风险；

（3）本发明方法中星箭分离开关仅通过控制信号，规避了星箭分离开关 与卫星壳体发生短路时会直接将整星一次电源短路，致使执整星无法工作的风 险，以及星箭分离开关不能正常闭合无法给推进驱动线路供电的风险，提高了 系统的安全性和可靠性；

（4）本发明方法中推进分系统控制器发出的推进驱动线路加电控制信号 经星箭分离开关控制第一磁保持继电器和第二磁保持继电器动作，需在星箭分 离开关信号有效时才能输出，防止了误发指令，提高了系统的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明中提出的卫星推进驱动线路电源管理系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的阐述。

本发明设计了一种通过推进分系统控制器和星务分系统控制指令共同对推 进驱动线路电源进行管理的方法，互为备份手段，提高了系统的可靠性和安全 性。

如图1所示，为本发明卫星推进驱动线路电源管理系统的系统结构图。如 图中可知，本发明提出的卫星推进驱动线路电源管理系统包括推进分系统控制 器、第一控制信号驱动线路、第二控制信号驱动线路、整星一次电源、第一磁 保持继电器、第二磁保持继电器、星务分系统、星箭分离开关和推进驱动线路；

星箭分离开关为无源开关，卫星发射后星箭分离前为断开状态，分离后为 闭合状态；

第一控制信号驱动线路包括第一加电控制信号驱动电路和第一断电控制信 号驱动电路；第二控制信号驱动线路包括第二加电控制信号驱动电路和第二断 电控制信号驱动电路；

星务分系统输出具有吸收不小于200mA电流能力的OC门指令，包括第 一加电指令、第一断电指令、第二加电指令和第二加电指令；

推进分系统控制器输出CMOS电平的推进驱动线路加电控制信号和断电 控制信号，加电控制信号和断电控制信号均为宽度为160ms的正脉冲，其中加 电控制信号由星箭分离开关与第一磁保持继电器的第一加电控制信号驱动电路 和第二磁保持继电器的第二加电控制信号驱动电路连接，断电控制信号直接与 第一磁保持继电器的第一断电控制信号驱动电路和第二磁保持继电器的第二断 电控制信号驱动电路连接；推进分系统控制器发出的推进驱动线路加电控制信 号经星箭分离开关控制第一磁保持继电器和第二磁保持继电器动作，在星箭分 离开关处于闭合状态时该控制信号有效，规避了推进分系统控制器误发信号使 推进驱动线路加电；

第一加电控制信号驱动电路和第二加电控制信号驱动电路分别与第一磁 保持继电器和第二磁保持继电器的开线圈连接，第一断电控制信号驱动电路和 第二断电控制信号驱动电路分别与第一磁保持继电器和第二磁保持继电器的关 线圈连接；第一控制信号驱动线路和第二控制信号驱动线路对推进分系统控制 器输出的加电控制信号和断电控制信号进行驱动使其具有吸收不小于200mA 电流能力的OC门信号，控制第一磁保持继电器和第二磁保持继电器动作，所 述开线圈为通电后使磁保持继电器闭合的线圈，关线圈为通电后使磁保持继电 器断开的线圈；

整星一次电源经第一磁保持继电器和第二磁保持继电器触点开关与推进驱 动线路连接，当第一磁保持继电器和第二磁保持继电器的开线圈工作时触点闭 合，接通整星一次电源和推进驱动线路，当第一磁保持继电器和第二磁保持继 电器的关线圈工作时触点断开，断开整星一次电源和推进驱动线路；

第一磁保持继电器和第二磁保持继电器采用并联方式，互为备份，一个磁 保持继电器的开线圈工作时接通整星一次电源和推进驱动线路，两个磁保持继 电器的关线圈都工作时断开整星一次电源和推进驱动线路；

第一加电指令和第二加电指令分别与第一磁保持继电器和第二磁保持继电 器的开线圈连接，第一断电指令和第二断电指令分别与第一磁保持继电器和第 二磁保持继电器的关线圈连接。

控制第一磁保持继电器和第二磁保持继电器动作的控制信号分别来自推进 分系统控制器和星务分系统，推进分系统控制器和星务分系统互为备份；

如图2所示，为本发明中提出的卫星推进驱动线路电源管理系统在卫星发 射时的工作流程，具体步骤如下：

1）卫星发射时，推进分系统控制器实时判断星箭分离开关状态，如果推进 分系统控制器判断出星箭分离开关有效发出推进驱动线路加电控制信号，控制 信号经已经闭合的星箭分离开关后控制两个并联继电器动作接通整星一次电源 和推进驱动线路，推进驱动线路加电，推进分系统对卫星进行姿态或位置控制；

2）同时，地面会实时判断卫星发射时状态，在星箭分离后，地面控制星务 分系统发出第一加电指令和第二加电指令，分别控制两个并联的磁保持继电器 动作接通整星一次电源和推进驱动线路，推进驱动线路加电，推进分系统对卫 星进行姿态或位置控制；

3）卫星发射时，1）和2）互为备份，可以确保接通整星一次电源和推进 驱动线路，从而保证推进分系统正常工作。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。