卫星电源系统在轨安全性预测及健康评价

Recent research shows that the satellite elcetrical power system in-orbit safety and health condition is predictable. However,the in-orbit satellite are affected by extreme space operating environments and complicated elcetrical conditions. Now the research on safety effection mechanism for satellite elcetrical power system under exterier environments is inadequate.So there’s no fault-prognostics and couldn’t pre-interfere within the system health management, which means we can only make after-faults remedies,even power-loss happens in whole satellites and the flight misssion is break-off. The affection machanism for satellite power system by exterier atrocious environments such as bus voltage fluctuation, harmonics, etc. is studied to raise the system safety control performances.The project here builds the safety-association model and aims at studying the relationship between “sub-safety” and fault,exploring accumulative damaging mechanism, putting forward the fault-prognostics theory and the quantizing system health evaluation approach.based on the above researchs, it comes with safety prognostics and health evaluation theory, which provides the theoretical basis and technical support for in-orbit satellite self-managements.

研究表明，卫星电源系统在轨安全性与健康度是一个可预测的变化过程，但是由于卫星在轨处于极端的太空环境和复杂的电气条件中，目前对于外部环境对卫星电源系统安全性的影响机理缺乏足够认识，因而导致卫星在轨故障预测及提前干预能力不足，大多数是故障发生之后才进行补救，甚至造成极为严重的后果。本项目通过研究电源系统网压畸变以及系统谐波对卫星电源系统安全运行的作用机理，提高极端恶劣工况下系统的安全控制性能；建立系统安全关联性模型，研究卫星电源系统亚安全态与故障态之间的发展规律，探索系统损伤的作用机理，提出在轨故障预警理论，并提出系统健康度量化评估方法。通过上述研究提出卫星电源系统在轨安全性预测及健康评价理论，为卫星在轨高可靠自主管理提供理论和技术支撑。

.卫星电源系统在轨频发故障，原因是对极端太空环境和复杂电气条件及子系统间相互作用缺乏认识、对多因素综合作用影响电源安全的机理不清楚导致的。本项目在基金委支持下，开展了对卫星电源在轨安全性预测及健康评价技术研究，取得以下成果：..1. 对近年来国内外卫星供配电系统故障研究，形成了卫星电源故障案例库、知识库，以此为基础开展对电源故障机理研究。..2. 建立复合胶接太阳电池MARC有限元模型，研究了单应力（热或机械应力）单独作用、热及机械应力联合作用下CIC电池与基板胶界面、单体、盖片断裂及开胶机理，成果用以指导改进太阳电池粘贴工艺参数，减少残余应力。..3. 基于地面实时/加速充放电循环试验数据，采用改进AR模型（ND-ARI）与RVM模型结合的数据驱动融合算法，实现对锂电池在轨充放电循环寿命预测。..4. 基于马尔科夫过程建立卫星电源由“安全态”向“故障态”迁移的安全关联模型，根据设备或单元失效率计算状态间故障转移概率，通过模型求解计算系统可靠度，该方法较现行工程应用的串行计算方法准确度更高。..5. 当前卫星电源在轨管理缺乏定量考核，利用模糊多属性评价方法对复杂电源系统的健康度进行计算，获得数值量化的电源系统健康度表达。以卫星在轨实传数据为输入对健康度计算的准确性进行验证，运行结果良好。..以上部分成果已通过论文、专利的形式公开发表，并在具体工程项目中获得了成功应用。在项目执行期间，共发表学术论文10篇，其中，SCI收录论文1篇，EI收录论文2篇，申请发明专利1项。