6.1.2 系统架构及各组件建模
本节LEO卫星采用100 V全调节母线，包括1个太阳翼、2组锂电池、1个电源控制器。系统总功率为1 700 W。系统架构如图6-1所示。
1）太阳电池阵模型
太阳电池阵采用25 mm×40 mm三结砷化镓太阳电池单片作为基本发电单元，其平均发电效率不低于30%，太阳电池阵由15个太阳电池子阵串并混联组成，每个太阳电池子阵由电池单体通过60串16并构成，对应的系统母线电压为100 V。经计算，寿命末期每个光伏子阵的最佳工作点电压为108.6 V。太阳电池阵模型如图6-2所示，包括4个输入以及2个输出。4个输入分别为光照强度、遮挡率、太阳入射角、温度输入，2个输出为功率正线以及功率回线。太阳电池阵主要参数设置如图6-3所示。
图6-1 LEO卫星系统架构
图6-2 太阳电池阵模型
图6-3 太阳电池阵主要参数设置
2）蓄电池组模型
电池组采用两个锂离子蓄电池组，每个锂离子蓄电池单体的容量为30 Ah，每个蓄电池组中单体1并22串。每个电池组容量为30 Ah，共60 Ah。锂离子蓄电池组电压范围为79.2～92.4 V。锂离子蓄电池组模型如图6-4所示。模型包括两个信号输出，分别为SOC和循环周期数；两个功率端子，分别为功率正线和功率回线。蓄电池组主要参数设置如图6-5所示。
图6-4 锂离子蓄电池组模型
图6-5 蓄电池组主要参数设置
3）电源控制器模型
电源控制器采用全调节母线，包括分流调节器、充放电调节器、母线电容以及MEA。分流调节器采用顺序开关分流（S3R）负责调节太阳电池阵的输出功率。充放电调节器包括充电调节器BCR、放电调节器BDR以及BEA单元。BCR负责给电池充电，BDR负责给电池放电，BEA负责控制BCR充电状态。母线电容主要负责滤波。MEA控制母线电压，使得母线电压稳定在100 V。电源控制器模型如图6-6所示，包括6个功率端子，以及光伏电池阵输入正线回线、电池组输入正线回线及全调节母线正线回线。电源控制器的BCR充电恒流基准设置为9.5 A，恒压基准设置为91 V。
其中，分流调节器模型如图6-7所示。模型端口包括两个输入功率端子、两个输出功率端子以及一个信号控制端子。输入端子连接光伏电池阵，输出端子连接系统直流母线。控制端子Vs3r连接到MEA。分流调节器采用了S3R拓扑，分流调节器受MEA控制，在光照期调节母线电压。
充放电调节器模型如图6-8所示。端口包括两个输入功率端子、两个输出功率端子、两个电池输入端子以及一个控制信号端子。两个输入功率端子和两个输出功率端子连接到直流母线。两个电池输入端子连接电池。充放电调节器包括BCR、BDR以及BEA单元。控制端子连接MEA，BCR模块受MEA和自身BEA控制电池充电。BDR模块采用了Boost拓扑，受MEA控制电池放电。
图6-6 电源控制器模型
图6-7 分流调节器模型
图6-8 充放电调节器模型
图6-9 母线电容模型
母线电容模型如图6-9所示。端口包括两个输入功率端子、两个输出功率端子以及一个信号端子。输入功率端子连接直流母线，输出功率端子连接负载，信号端子为MEA的输出信号。模型包括母线电容、静态功耗等效电阻以及MEA单元。
MEA模型如图6-10所示。端口包括两个输入端子以及一个信号输出端子。MEA中母线电压的参考值设定为100.3 V，采用了PI控制，PI输出限幅值设为20，比例系数设为13.3，积分常数设为10。
图6-10 MEA模型