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航天器电源系统建模与仿真

作者：.刘治钢等编著

序
前　言
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第1章　绪　论
1.1　航天器电源系统简介
1.1.1　太阳电池阵
1.1.2　储能电池
1.1.3　电源控制装置
1.1.4　总体电路
1.2　系统建模与仿真概述
1.2.1　系统建模方法
1.2.2　通用建模语言
1.3　航天器电源系统仿真需求
1.4　航天器电源系统仿真软件
1.4.1　通用电路仿真软件
1.4.2　专用的航天器电源系统仿真软件
第2章　Modelica语言建模与仿真基础
2.1　Modelica概述
2.2　模型要素
2.2.1　变量
2.2.2　方程与算法
2.2.3　连接
2.2.4　类与类型
2.3　建模功能
2.3.1　面向对象建模
2.3.2　陈述式建模
2.3.3　连续离散混合建模
2.3.4　多领域统一建模
2.4　方程
2.4.1　声明方程
2.4.2　变型方程
2.4.3　等式方程
2.4.4　for方程
2.4.5　连接方程
2.4.6　条件方程
2.4.7　其他方程
2.5　算法
2.5.1　赋值语句
2.5.2　for循环语句
2.5.3　while循环语句
2.5.4　if语句
2.5.5　when语句
2.5.6　其他语句
2.6　数组
2.6.1　数组声明
2.6.2　数组构造
2.6.3　数组连接
2.6.4　数组索引与切片
2.6.5　数组运算
2.7　函数
2.7.1　函数定义
2.7.2　函数调用
2.7.3　内置函数
2.7.4　记录构造函数
2.7.5　函数向量化调用
2.7.6　导函数
2.7.7　外部函数
2.7.8　外部对象
2.8　模型初始条件
2.8.1　设置初始条件
2.8.2　确定初始条件个数
第3章　航天器电源系统建模基础
3.1　太阳电池建模
3.1.1　太阳电池建模基础
3.1.2　硅太阳电池
3.1.3　砷化镓太阳电池
3.1.4　三结砷化镓太阳电池
3.1.5　太阳电池阵
3.2　蓄电池建模
3.2.1　蓄电池建模基础
3.2.2　镉镍/氢镍蓄电池模型
3.2.3　锂离子电池模型
3.3　电源控制装置建模
3.3.1　分流调节器数学模型
3.3.2　蓄电池充电调节器模型
3.3.3　蓄电池放电控制器模型
3.3.4　S3R调节器电路模型
3.3.5　S4R调节器电路模型
3.3.6　MPPT
3.4　配电和负载
3.4.1　开关模型
3.4.2　SSPC/LCL模型
3.4.3　典型负载模型
第4章　基于Modelica的航天器电源系统建模
4.1　模型构建规范及开发验证流程
4.1.1　模型库构建规范
4.1.2　模型库结构设计
4.1.3　单机模型开发与验证
4.1.4　模型的修正与评价
4.2　太阳电池模型
4.2.1　三结砷化镓太阳电池模型
4.2.2　硅太阳电池
4.2.3　砷化镓太阳电池
4.2.4　太阳能电池阵模型
4.3　蓄电池模型
4.3.1　锂离子电池模型
4.3.2　镉镍蓄电池模型
4.4　电源控制装置
4.4.1　MEA和BEA控制器
4.4.2　S3R分流调节器模型
4.4.3　S4R充电分流调节器模型
4.4.4　BDR模型
4.4.5　BCR模型
4.4.6　MPPT调节模块模型
4.5　配电和负载模型
4.5.1　二次电源DC/DC
4.5.2　开关控制配电器
4.5.3　固态功率控制器
4.5.4　直供电配电器
4.5.5　火工品配电器
4.5.6　典型负载模型
第5章　航天器电源系统层次化建模和多要素仿真
5.1　航天器电源系统层次化模型表征和构建方法
5.1.1　“数字地图式”层次化模型
5.1.2　系统层模型
5.1.3　设备层模型
5.1.4　电路层模型
5.1.5　层次化模型间的关系
5.1.6　层次化模型的可视化
5.1.7　层次化模型实例
5.2　能量平衡仿真
5.2.1　分析原则
5.2.2　分析方法
5.2.3　仿真实现
5.3　地回路仿真
5.3.1　仿真目的
5.3.2　分析方法
5.3.3　仿真实现
5.4　故障仿真
5.4.1　太阳电池阵故障
5.4.2　蓄电池组故障
5.4.3　电源控制装置故障
5.4.4　配电开关与电缆故障
5.5　状态评估与预测
5.5.1　蓄电池组SOC估计
5.5.2　蓄电池组SOH估计与预测
5.6　航天器电源系统“数字伴飞”
5.6.1　航天器数字伴飞的概念与功能
5.6.2　航天器数字伴飞的基础
5.6.3　数字伴飞模型
5.6.4　模型修正
5.6.5　在线估计与预测
5.6.6　航天器能源流数字伴飞系统设计和应用实践
第6章　航天器电源系统仿真实例
6.1　LEO航天器电源系统仿真实例
6.1.1　系统设计概况
6.1.2　系统架构及各组件建模
6.1.3　能量平衡分析
6.2　火星车电源系统仿真实例
6.2.1　系统设计概况
6.2.2　环境模型建模
6.2.3　太阳电池阵模型建模
6.2.4　蓄电池模型建模
6.2.5　电源控制建模
6.2.6　能量平衡分析
6.3　“嫦娥五号”电源系统仿真实例
6.3.1　系统设计概况
6.3.2　上升器电源子系统架构及各组件建模
6.3.3　能量平衡分析
参考文献
索　引

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第5章　航天器电源系统层次化建模和多要素仿真

2025年09月20日

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第5章　航天器电源系统层次化建模和多要素仿真