太阳电池阵驱动装置地面测试方法

技术领域

本发明涉及卫星地面测试技术领域，特别涉及一种太阳电池阵驱动装置地面测试方法。

背景技术

太阳电池阵驱动装置(SADA，solar array drive assembly)由太阳电池阵驱动机构(SADM，solar array drive mechanism)和太阳电池阵驱动线路(SADE，solar arraydrive electronics)组成，是能量与信号的传输通道、姿态的调节器。卫星采用SADA来实现太阳电池帆板对日的稳定性，使得能源满足卫星设计需求。其中，SADM通过功率传输模块即功率环结构完成功率传输功能，经由环刷两部分的配合，实现旋转部件与固定结构的电信号传输。

如图1所示，卫星SADA功能实现与太阳电池阵、电源控制器及星载计算机息息相关，包括能源传输及通信控制。+Y/-Y太阳电池阵是卫星的能量来源，其产生的电能通过SDAM功率环传输给电源控制器，电源控制器承担着卫星在轨电源的转换和控制，负责能量管理；星载计算机负责完成整星通信传输；整星各设备之间的功能连接通过电缆完成。太阳电池阵功率传输通过低频电缆实现，路径1为+Y太阳电池阵至SADM-A连接器J05，通过功率环至SADM-A连接器J07至电源控制器连接器X14；路径2为-Y太阳电池阵至SADM-B连接器J05，通过功率环至SADM-B连接器J07至电源控制器连接器X15。通信控制通过1553B总线实现，路径为SADE至星载计算机。

传统卫星地面测试方法如图2所示。地面测试设备101包括地面模拟方阵102(用于模拟太阳电池阵功率输出)及地面测试系统103(用于模拟实现通信交互)。地面测试设备以电缆为媒介通过地面脱落插头YF5-127T及YF5-127Z实现整星能源、通信传输：将地面模拟方阵102连接至卫星电源控制器104的连接器X16/X17(±Y方阵模拟输入)；完成与计算机及电源地测口105的通信。但传统卫星地面测试方法具有以下不足：无法模拟和考核在轨SADA供电回路，在整星地面试验过程中不能有效的、充分的、长时间的测试验证SADA的功能、性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳电池阵驱动装置地面测试方法，以解决现有的地面测试方法无法模拟和考核在轨SADA性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳电池阵驱动装置地面测试方法，包括：

将地面测试设备连接至地面转接模块，以供将测试信号提供至地面转接模块；

所述测试信号包括计算机地测信号、电源地测信号及功率测试信号；

将地面转接模块通过电缆连接至电源控制器、星载计算机及太阳电池阵驱动装置，以供将计算机地测信号提供至星载计算机、将电源地测信号提供至电源控制器，以及将功率测试信号提供至电源控制器及太阳电池阵驱动装置；

将太阳电池阵驱动装置通过电缆连接至电源控制器，以供将功率测试信号提供至电源控制器；

使电源控制器接收电源地测信号及功率测试信号，以进行测试；以及

使星载计算机进行计算机地测口及太阳电池阵驱动装置的通信，以进行测试。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述地面测试设备包括地面模拟方阵和地面测试系统，所述地面模拟方阵用于模拟太阳电池阵功率输出，所述地面测试系统用于与星载计算机及电源控制器进行通信交互测试。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述地面转接模块包括第一地面脱落转接器、第二地面脱落转接器、地面脱落插头及多个转接插头；

所述第一地面脱落转接器连接至地面测试设备上；

一个所述转接插头、所述第二地面脱落转接器及所述地面脱落插头依次连接在第一地面脱落转接器和电源控制器之间；

剩余的所述转接插头还连接在第一地面脱落转接器和太阳电池阵驱动装置之间。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述电缆包括第五电缆和第六电缆，其中：

所述第五电缆连接在所述第一地面脱落转接器和转接插头之间；

所述第六电缆连接在与第一地面脱落转接器连接的所述转接插头和所述第二地面脱落转接器之间；

所述地面脱落插头连接电源控制器的±Y方阵模拟接口、以及计算机及电源地测口。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述太阳电池阵驱动装置包括：

第一太阳电池阵驱动机构，直接连接至第一转接插头，且通过第一功率转接器连接至+Y太阳电池阵接口；

第一转接插头也通过第一功率转接器连接至+Y太阳电池阵接口；

第二太阳电池阵驱动机构，直接连接至第二转接插头，通过第二功率转接器连接至-Y太阳电池阵接口；

第二转接插头也通过第二功率转接器连接至-Y太阳电池阵接口。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述电缆还包括第一电缆和第二电缆，其中：

所述第一电缆正线通过穿舱孔连接在第一转接插头和第一功率转接器之间；

所述第一电缆负线由第一转接插头引出，通过穿舱孔连接第一太阳电池阵驱动机构的控制器侧接口，再由第一太阳电池阵驱动机构的控制器侧接口引出，两次通过穿舱孔后连接至第一功率转接器；

所述第二电缆将第一太阳电池阵驱动机构的电池阵侧接口进行短路。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述电缆还包括第三电缆和第四电缆，其中：

所述第三电缆正线通过穿舱孔连接在第二转接插头和第二功率转接器之间；

所述第三电缆负线由第二转接插头引出，通过穿舱孔连接第二太阳电池阵驱动机构的控制器侧接口，再由第二太阳电池阵驱动机构的控制器侧接口引出，两次通过穿舱孔后连接至第二功率转接器；

所述第四电缆将第二太阳电池阵驱动机构的电池阵侧接口进行短路。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述太阳电池阵驱动装置的工作模式包括停转保持、零位标定、巡航模式及快速捕获；

其中，巡航模式为太阳电池阵驱动机构旋转部件以12h/360°的速度旋转；快速捕获为太阳电池阵驱动机构旋转部件以20min/360°的速度旋转；

整星集成状态下，进行太阳电池阵驱动装置测试，测试流程包括：

地面模拟方阵给整星上电；

太阳电池阵驱动装置开机；

按测试用例设置太阳电池阵驱动装置工作模式；

太阳电池阵驱动装置关机；以及

地面模拟方阵给整星退电。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，所述太阳电池阵驱动装置还包括太阳电池阵驱动线路，其中：

在不同的太阳电池阵驱动装置工作模式下，监测母线电压、第一太阳电池阵驱动机构和第二太阳电池阵驱动机构的电机工作状态、第一太阳电池阵驱动机构温度、第二太阳电池阵驱动机构温度及太阳电池阵驱动线路温度；

测试结果包括：母线电压是否正常、功率输出是否正常、第一太阳电池阵驱动机构和第二太阳电池阵驱动机构的功率滑环输出是否正常、以及太阳电池阵驱动线路控制转动是否正常。

在本发明提供的太阳电池阵驱动装置地面测试方法中，通过地面转接模块通过电缆连接至太阳电池阵驱动装置，太阳电池阵驱动装置通过电缆连接至电源控制器，以供将功率测试信号提供至电源控制器，根据电源控制器功率输出完成太阳电池阵驱动装置的功率环传输测试，同时通过地面转接模块通过电缆连接至电源控制器及星载计算机，以供将测试信号中的计算机地测信号及电源地测信号分别提供至星载计算机及电源控制器，使地面测试设备完成SADA测试控制。弥补了传统卫星地面测试方案在整星地面试验过程中不能有效的、充分的、长时间的测试验证SADA的性能的不足，实现了全面模拟、考核卫星在轨供电通路。

另外，由于有多个地面脱落转接器、地面脱落插头、转接插头等可灵活转接的器件，可根据实际测试需求灵活选择测试方案。

第一太阳电池阵驱动机构的电池阵侧接口直接连接第一太阳电池阵驱动机构SADM-A旋转部件，第二太阳电池阵驱动机构同理，在整星状态下，第一太阳电池阵驱动机构的电池阵侧旋转部件带动太阳电池阵进行旋转，但地面测试时无法实现上述过程，也就无法模拟上述动作，无法进行旋转测试；本发明中，通过第二电缆将第一太阳电池阵驱动机构的电池阵侧接口短接，实现了不干涉第一太阳电池阵驱动机构SADM-A旋转部件动作的效果，可以实现旋转测试。

综上所述，本发明弥补了传统卫星地面测试方案的不足，全面模拟、考核卫星在轨供电通路，不干涉SADM旋转部件；同时保留传统测试方案通路，可根据实际测试需求灵活选择测试方案。本发明可实现卫星地面试验过程中SADM功率环功率传输测试及SADA功能性能测试，适用于卫星地面试验中的SADA功能性能考核。

附图说明

图1是现有的卫星SADA功能示意图；

图2是现有的卫星地面测试方法示意图；

图3是本发明一实施例的太阳电池阵驱动装置地面测试方法示意图；

图4是本发明一实施例的太阳电池阵驱动装置工作模式测试结果示意图；

图5是本发明一实施例的太阳电池阵驱动装置温度测试结果示意图；

图6是本发明一实施例的太阳电池阵驱动装置地面测试方法母线电压测试结果示意图；

图7是本发明一实施例的太阳电池阵驱动装置地面测试方法负载电流测试结果示意图；

图中所示：1-地面模拟方阵；2-地面测试系统；3-第一地面脱落转接器；4-第二地面脱落转接器；5-地面脱落插头；6-计算机及电源地测口；7-电源控制器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的太阳电池阵驱动装置地面测试方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

本发明的核心思想在于提供一种太阳电池阵驱动装置地面测试方法，以解决现有的地面测试方法无法模拟和考核在轨SADA性能的问题。

为实现上述思想，本发明提供了一种太阳电池阵驱动装置地面测试方法，包括：将地面测试设备连接至地面转接模块，以供将测试信号提供至地面转接模块；所述测试信号包括计算机地测信号、电源地测信号及功率测试信号；将地面转接模块通过电缆连接至电源控制器、星载计算机及太阳电池阵驱动装置，以供将计算机地测信号提供至星载计算机、将电源地测信号提供至电源控制器，以及将功率测试信号提供至电源控制器及太阳电池阵驱动装置；将太阳电池阵驱动装置通过电缆连接至电源控制器，以供将功率测试信号提供至电源控制器；使电源控制器接收电源地测信号及功率测试信号，以进行测试；以及使星载计算机进行计算机地测口及太阳电池阵驱动装置的通信，以进行测试。

本实施例提供一种太阳电池阵驱动装置地面测试电路，如图3所示，包括：地面测试设备，被配置为连接至地面转接模块，以供将测试信号提供至地面转接模块；所述测试信号包括计算机地测信号、电源地测信号及功率测试信号；地面转接模块，被配置为通过电缆连接至星载计算机、电源控制器7及太阳电池阵驱动装置，以供将计算机地测信号提供至星载计算机、将电源地测信号提供至电源控制器，以及将功率测试信号提供至电源控制器及太阳电池阵驱动装置；太阳电池阵驱动装置，被配置为通过电缆连接至电源控制器7，以供将功率测试信号提供至电源控制器7；电源控制器7，被配置为接收电源地测信号及功率测试信号，以进行测试；以及星载计算机，被配置为进行计算机地测口及太阳电池阵驱动装置的通信，以进行测试。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述地面测试设备包括地面模拟方阵1和地面测试系统2，所述地面模拟方阵1用于模拟太阳电池阵功率输出，所述地面测试系统2用于与星载计算机及电源控制器进行通信交互测试。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述地面转接模块包括第一地面脱落转接器3、第二地面脱落转接器4、地面脱落插头5及多个转接插头(ZJ-X01、ZJ-J01、ZJ-J02)；所述第一地面脱落转接器3连接至地面测试设备上；所述转接插头ZJ-X01、所述第二地面脱落转接器4及所述地面脱落插头5依次连接在第一地面脱落转接器3和电源控制器7之间；所述转接插头ZJ-J01、ZJ-J02连接在第一地面脱落转接器3和太阳电池阵驱动装置之间。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述电缆包括第五电缆W05和第六电缆W06，其中：所述第五电缆W05连接在所述第一地面脱落转接器3和转接插头ZJ-X01之间；所述第六电缆W06连接在所述转接插头ZJ-X01和所述第二地面脱落转接器4之间；所述地面脱落插头5连接电源控制器7的±Y方阵模拟接口(+Y方阵模拟X16、-Y方阵模拟X17)、以及计算机及电源地测口6。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述太阳电池阵驱动装置包括：第一太阳电池阵驱动机构SADM-A，直接连接至第一转接插头ZJ-J01，且通过第一功率转接器SADM-A-J07-ZJ连接至+Y太阳电池阵接口X14；第一转接插头ZJ-J01也通过第一功率转接器SADM-A-J07-ZJ连接至+Y太阳电池阵接口X14；第二太阳电池阵驱动机构SADM-B，直接连接至第二转接插头ZJ-J02，通过第二功率转接器SADM-B-J07-ZJ连接至-Y太阳电池阵接口X15；第二转接插头ZJ-J02也通过第二功率转接器SADM-B-J07-ZJ连接至-Y太阳电池阵接口X15。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述电缆还包括第一电缆W01和第二电缆W02，其中：所述第一电缆W01正线通过穿舱孔连接在第一转接插头ZJ-J01和第一功率转接器SADM-A-J07-ZJ之间；所述第一电缆W01负线由第一转接插头ZJ-J01引出，通过穿舱孔连接第一太阳电池阵驱动机构SADM-A的控制器侧接口SADM-A-J07，再由控制器侧接口SADM-A-J07引出，两次通过穿舱孔后连接至第一功率转接器SADM-A-J07-ZJ；所述第二电缆W02将第一太阳电池阵驱动机构SADM-A的电池阵侧接口SADM-A-J05进行短路。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述电缆还包括第三电缆W03和第四电缆W04，其中：所述第三电缆W03正线通过穿舱孔连接在第二转接插头ZJ-J02和第二功率转接器SADM-B-J07-ZJ之间；所述第三电缆W03负线由第二转接插头ZJ-J02引出，通过穿舱孔连接第二太阳电池阵驱动机构SADM-B的控制器侧接口SADM-B-J07，再由控制器侧接口SADM-B-J07引出，两次通过穿舱孔后连接至第二功率转接器SADM-B-J07-ZJ；所述第四电缆W04将第二太阳电池阵驱动机构SADM-B的电池阵侧接口SADM-B-J05进行短路。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述太阳电池阵驱动装置的工作模式包括停转保持、零位标定、巡航模式及快速捕获；其中，巡航模式为太阳电池阵驱动机构旋转部件以12h/360°的速度绕自身中心轴旋转；快速捕获为太阳电池阵驱动机构旋转部件以20min/360°的速度绕自身中心轴旋转；整星集成状态下，进行太阳电池阵驱动装置测试，测试流程包括：地面模拟方阵给整星上电；太阳电池阵驱动装置开机；按测试用例设置太阳电池阵驱动装置工作模式；太阳电池阵驱动装置关机；以及地面模拟方阵给整星退电。

在本发明的一个太阳电池阵驱动装置地面测试方法的实施例中，所述太阳电池阵驱动装置还包括太阳电池阵驱动线路SADE(图3中未示出)，其中：在不同的太阳电池阵驱动装置工作模式下，监测母线电压、第一太阳电池阵驱动机构SADM-A和第二太阳电池阵驱动机构SADM-B的电机工作状态、第一太阳电池阵驱动机构温度、第二太阳电池阵驱动机构温度及太阳电池阵驱动线路温度；测试结果包括：母线电压是否正常、功率输出是否正常、第一太阳电池阵驱动机构和第二太阳电池阵驱动机构的功率滑环输出是否正常、以及太阳电池阵驱动线路SADE控制转动是否正常。

本发明具体涉及一种应用于卫星地面试验的可模拟卫星在轨供电通路的SADA专用地面测试电缆，其目的是通过以下技术方案实现的：SADA专用地面测试电缆由6根电缆组成，命名为W01～W06，其原理如图3所示，包括功率正线通路、功率负线通路、信号通路，接插件为本发明包含的接插件。功率正/负从第一地面脱落转接器3输入/输出(W05-W01/W03)，通过电缆短接第一太阳电池阵驱动机构SADM-A和第二太阳电池阵驱动机构SADM-B功率环(W02/W04)，将SADM功率环接入功率回路中，使功率负流经所有SADM功率环，实现实际供电通路是经由SDAM功率环传输给电源控制器X14、X15的模拟。信号从第一地面脱落转接器3输入/输出至第二地面脱落转接器4、地面脱落插头5(W05-W06)。该设计模拟实际供电通路的同时，不会干涉SADM旋转部件，可实现卫星地面试验过程中SADM功率环功率传输测试及SADA功能性能测试。

W01电缆作用是实现地面测试设备、SADM-A与电源控制器7的供电通路连接。其正线通路由编号为ZJ-J01的转接插头直接连接至SADM-A-J07-ZJ，进而实现与电源控制器X14的连接；其负线通路由ZJ-J01连接至SADM-A-J07，再从SADM-A-J07对应的其他功率环节点引出相同负线定义的节点至SADM-A-J07-ZJ，进而与电源控制器X14连接。设计上两条负线对应的节点定义完全一致，其物理意义均为地面模拟方阵传输功率回线。转接插头ZJ-J01从卫星舱板的穿舱孔引出。

W02电缆作用是通过功率滑环形成功率传输负线通路。由于在SADM-A中SADM-A-J05和SADM-A-J07是点对点导通的关系，为了让W01中负线形成通路，设计将SADM-A-J05即SADM-A-J07中相同负线定义的节点进行短接。

W03和W04的设计原理分别与W01和W02相同，对应SADM-B设备，转接插头ZJ-J02从卫星舱板的穿舱孔引出。

W05电缆作用是传输地面模拟方阵1的功率，实现地面测试设备与卫星的通信。第一地面脱落转接器3一端插头与地面测试设备相连；另一端分别与三个转接插头相连，包括传输功率的第一转接插头ZJ-J01和第二转接插头ZJ-J02，传输地面测试指令及遥测的转接插头ZJ-X01。

W06电缆作用是将转接插头ZJ-X01引出的指令及遥测线通过第二地面脱落转接器4与星上地面脱落插头5相连，形成信息传递通路。

卫星SADA工作模式包括停转保持、零位标定、巡航模式、快速捕获四种。其中，巡航模式为0.0084度/s，即MEO轨道12h转1圈的慢速旋转模式；快速捕获为0.3度/s，即20min转1圈的快速旋转模式。

表1SADA专项测试流程

整星集成状态下，进行SADA测试，测试流程如表1。在不同SADA工作模式下，监测母线电压、SADM-A/B电机工作状态、SADM/SADE温度。测试目标为：母线电压正常，功率输出正常；SADM功率滑环输出正常，SADE控制转动正常。

SADA测试用例及结果如表2所示，其工作模式如图4所示，SADM-A/B电机工作模式遥测解析为0-停转保持、2-巡航模式、3-快速捕获、5-零位标定。测试过程中，SADA工作模式、SADA温度、母线电压、负载电流的变化曲线见图4～7。

通过SADA测试验证了当SADA处于各工作模式下，功率环工作正常，功率输出正常，母线电压稳定在42.2V±0.2V；SADM快速转动一周过程中，功率环工作正常，母线电压稳定；在一定负载下，SADM和SADE温度在正常范围内。

本发明的测试方法亦可用于卫星地面长时间大型试验如热真空试验等的SADA测试，从而在地面充分的模拟在轨过程中卫星的真实供电通路及环境，验证SADM功率环供电功能性能及SADE的控制功能，保证地面测试覆盖性，确保卫星在轨供电的安全性、可靠性、稳定性。

表2SADA测试用例及结果

综上，上述实施例对太阳电池阵驱动装置地面测试方法的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。