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一种适用于平流层 飞艇电源控制器的地面测试系统

阅读：444发布：2022-08-09

专利汇可以提供一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，该地面测试系统应用于平流层飞艇电源控制器的研制和测试过程中；其由工控计算机、CAN总线、数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器和环境控制模拟箱组成。采用CAN总线与平流层飞艇电源控制器进行通信，并与工控计算机、数据采集单元相结合，在工控计算机下发的信号下完成电源控制器功能和性能的测试。本发明设计的地面测试系统降低了测试成本，提高了测试效率。，下面是一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，该地面测试系统应用于平流层飞艇电源控制器的研制和测试过程中；其特征在于包括有：工控计算机、CAN总线、数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器和环境控制模拟箱；
环境控制模拟箱内安装有平流层飞艇电源控制器；以及太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器；
数据采集单元由多个传感器与传感控制电路构成；
工控计算机中存储有测试内容子系统TC，测试内容子系统TC通过仿真手段在地面对平流层飞艇电源控制器进行平流层工况条件下的性能和功能进行测试；
太阳能电池阵模拟器用于为平流层飞艇电源控制器供电；太阳能电池阵模拟器输出的是平流层飞艇电源控制器在平流层环境下的真实输出功率状况；
蓄电池模拟器用于模拟平流层飞艇电源控制器中蓄电池组的充放电特性，以验证所述蓄电池组充放电是否正常；
负载模拟器用于模拟平流层飞艇的负载的真实工作状况，为平流层飞艇电源控制器提供可变负载，以验证电源控制器工作是否正常；
环境控制模拟箱用于提供平流层环境的温度和气压，使安装在环境控制模拟箱箱内的平流层飞艇电源控制器、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器运行于平流层环境中。
2.根据权利要求1所述的适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，其特征在于：电源控制器的输入端上连接太阳能电池阵模拟器，电源控制器的输出端上连接负载模拟器，电源控制器的充电调节器和放电调节器上连接蓄电池模拟器。
3.根据权利要求1所述的适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，其特征在于：传感器用于采集电源控制器的输入端电流、输入端电压、输出端电流、输出端电压、充电电流、充电电压、工况温度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，其特征在于：数据采集单元的引脚连接为：
A电压传感器VS-A用于采集的是电源控制器的母线电压；A电压传感器VS-A经电阻R2接地，经电阻R1连接到运放U1(AD8138芯片)的8脚，电阻R1接在电容C1、电阻R14的一端和运放U1(AD8138芯片)的8脚，电容C1、电阻R14的另一端和运放U1的5脚、电阻R18的一端连接在一起，电阻R18的另一端与电容C15的一端和高速A/D芯片U5(AD9432芯片)的49脚连接在一起，运放U1的1脚与电阻R15、电阻R4、电容C2的一脚连接在一起，电阻R4的另一端与电阻R3一端连接在一起，电阻R3的另一端接地；电阻R15和电容C2的另一脚与运放U1的4脚、电阻R19的一脚连接在一起，电阻R19的另一脚与电容C15的另一脚、高速A/D芯片U5的50脚连接在一起；高速A/D芯片U5与静态随机存储器U7与DSP处理器U9(TMS20LF2407芯片)的相关管脚连接在一起；运放U1的2脚与电阻R20、电阻R21和电容C16的一端连接在一起，电阻R21和电容C16的另一端接地，电阻R20的另一端连接+5V；
A电流传感器IS-A用于采集的是电源控制器的母线电流；A电流传感器IS-A经电阻R5接地，经电阻R6连接到运放U2(AD8138芯片)的8脚，电阻R5接在电容C3、电阻R16的一端和运放U2(AD8138芯片)的8脚，电容C3、电阻R16的另一端和运放U2的5脚、电阻22的一端连接在一起，电阻R22的另一端与电容C17的一端和高速A/D芯片U6(AD9432芯片)的49脚连接在一起，运放U2的1脚与电阻R8、电阻R17、电容C4的一脚连接在一起，电阻R8的另一端与电阻R7一端连接在一起，电阻R7的另一端接地；电阻R17和电容C4的另一脚与运放U2的4脚、电阻R23的一端连接在一起，电阻R23的另一端与电容C17的另一端、高速A/D芯片U6的50脚连接在一起；高速A/D芯片U6与静态随机存储器U8与DSP处理器U9的相关管脚连接在一起；运放U2的2脚与电阻R24、电阻R25和电容C18的一端连接在一起，电阻R25和电容C18的另一端接地，电阻R24的另一端连接+5V；
B电压传感器VS-B用于采集电源控制器对蓄电池的充电电压；B电压传感器VS-B经电容C5接地，经电阻R9连接到运放U3(TL084芯片)的3脚，电阻R9的另一端与电容C6、运放U3的3脚连接在一起，电容C6的另一端接地，运放U3的2脚、1脚与电阻R26的一端连接在一起，电阻R26的另一端与电容C19、DSP处理器U9的103脚连接在一起，电容C19的另一端接地；
B电流传感器IS-B用于采集电源控制器对蓄电池的充电电流；B电流传感器IS-B经电容C7接地，经电阻R10连接到运放U3(TL084芯片)的5脚，电阻R10的另一端与电容C8、运放U3的5脚连接在一起，电容C8的另一端接地，运放U3的5脚、6脚与电阻R27的一端连接在一起，电阻R27的另一端与电容C20、DSP处理器U9的104脚连接在一起，电容C20的另一端接地；
C电压传感器VS-C用于采集电源控制器对蓄电池的放电电压；C电压传感器VS-C经电容C9接地，经电阻R11连接到运放U3(TL084芯片)的10脚，电阻R11的另一端与电容C10、运放U3的10脚连接在一起，电容C10的另一端接地，运放U3的9脚、8脚与电阻R28的一端连接在一起，电阻R28的另一端与电容C21、DSP处理器U9的105脚连接在一起，电容C21的另一端接地；
C电流传感器IS-C用于采集电源控制器对蓄电池的放电电流；C电流传感器IS-C经电容C11接地，经电阻R12连接到运放U3(TL084芯片)的13脚，电阻R12的另一端与电容C12、运放U3的13脚连接在一起，电容C12的另一端接地，运放U3的12脚、14脚与电阻R29的一端连接在一起，电阻R29的另一端与电容C22、DSP处理器U9的106脚连接在一起，电容C22的另一端接地；
温度传感器TS用于采集电源控制器服役的工况温度；温度传感器TS经电容C13接地，经电阻R13连接到运放U4(TL084芯片)的3脚，电阻R13的另一端与电容C14、运放U4的
3连接在一起，电容C13的另一端接地，运放U4的2脚、1脚与电阻R30的一端连接在一起，电阻R30的另一端与电容C23、DSP处理器U9的107脚连接在一起，电容C23的另一端接地；
DSP处理器U9(TMS20LF2407芯片)经A光电耦合器U10(HCPL0600芯片)、B光电耦合器U11后连接到CAN总线的接口芯片U12(PCA82C250)上，从而通过CAN总线与工控计算机实现通讯；DSP处理器U9的72脚与A光电耦合器U10的3脚连接，A光电耦合器U10的2脚经电阻R31接电源，5脚接地，6脚与CAN总线的接口U12的1脚连接，7脚、8脚经电容C24接地，7脚、8脚经电阻R33与6脚连接；DSP处理器U9的70脚与B光电耦合器U11的3脚连接，B光电耦合器U11的2脚经电阻R32接电源，5脚接地，6脚与CAN总线的接口U12的
1脚连接，7脚、8脚经电容C25接地，7脚、8脚经电阻R34与6脚连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，其特征在于：工控计算机通过CAN总线分别与数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、电源控制器、负载模拟器、蓄电池模拟器和环境模拟箱实现通讯连接；
所述太阳能电池阵模拟器第一方面用于接收工控计算机下发的I－V曲线信息；第二方面依据I－V曲线信息转换成太阳能电池组的单体电池电压SP输出给电源控制器；太阳能电池阵模拟器用于代替平流层飞艇用柔性薄膜太阳能电池阵；
所述蓄电池模拟器第一方面用于接收工控计算机下发的电流电压信号BIV；第二方面依据电流电压信号BIV转换成蓄电池组的单体电池电压BP输出给电源控制器，第三方面接收电源控制器对蓄电池模拟器进行充电；
所述负载模拟器第一方面用于接收工控计算机下发的负载触发信号及负载阻值ROS；
第二方面依据负载触发信号及负载阻值ROS来转换，从而输出设定负载大小给电源控制器；
所述环境控制模拟箱第一方面用于接收工控计算机下发的环境触发信号TOS，第二方面依据环境触发信号TOS向箱内提供温度环境及气压环境；温度环境调整范围为零下50度至零下70度；气压环境调整范围为0～10kPa；
所述数据采集单元第一方面用于采集平流层飞艇电源控制器在工况下的电流－电压－温度信号；第二方面对电流－电压－温度信号进行处理输出采集电流－电压－温度信号DVIT，然后经CAN总线输出给工控计算机；
所述工控计算机下发启动指令OS给平流层飞艇电源控制器，使电源控制器进入启动状态，同时也采集电源控制器实时的电流－电压－温度信号VIT；
在工控计算机中，通过可视化显示实时的电流－电压－温度信号VIT、采集电流－电压－温度信号DVIT；通过直观显示的电流－电压－温度信号，能够判断电源控制器输出信息的正确与否。
6.根据权利要求1至3任一项所述的适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，其特征在于：该地面测试系统能够对平流层飞艇电源控制器符合航天器要求的功能和性能进行真实模拟。

说明书全文

一种适用于平流层 飞艇电源控制器的地面测试系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种针对电源控制器的地面测试系统，更特别地说，是指一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统。本发明的地面测试系统能够测试平流层飞艇在飞行环境下的电源控制器的功能和性能。

背景技术

[0002] 平流层飞艇作为近空间对地观测平台的一种实现方案，主要依靠自身庞大体积产生的浮力而不像其它飞行器依靠相对空气运动产生升力，所以飞艇能够以较慢的速度飞行甚至能够在空中长期保持定点悬停即相对地面静止。具有长时间在平流层自主飞行的能力，是平流层飞艇设计的一个重要目标。能源系统是保证飞艇能够长期工作的关键之一。柔性薄膜太阳能电池、储能电池及能源管理技术又是能源系统设计的关键技术。

[0003] 在2006年06月第27卷第2期《航天返回与遥感》中公开的“平流层飞艇的能源技术和平衡分析”，作者刘大海。该期刊的第3节能源系统构成中公开了平流层飞艇的能源系统组成，即能源系统一般构成有:太阳能电池、再生燃料电池以及锂离子电池、动力推进、有效载荷和能源管理单元(又称电源控制器，以下称电源控制器)等，如图2所示。

[0004] 平流层飞艇具有定点悬浮和机动飞行能力，其设计滞空时间可长达数月或1年以上。而平流层环境比地面环境恶劣，温度常年在零下60度，气压在10kPa以下，同时长期驻空的平流层飞艇电源控制器功率较大，100kW左右，甚至更高，电压较高，在300V～500V之间，长时间低温低气压环境对平流层飞艇高电压大功率能源系统可靠运行，特别是对电源控制器的长时间可靠运行提出了巨大的挑战。同时目前柔性薄膜太阳能电池效率较低，为了提高能源利用率，电源控制器一般带有最大功率跟踪(又称MPPT)功能。为了提高平流层飞艇能源系统可靠性和性能，需要在地面做相关模拟平流层环境对电源控制器进行测试、检验和标定等一系列试验，试验合格后方能用于平流层飞艇实际飞行试验。但到目前为止，还没有针对平流层飞艇高电压大功率电源控制器，特别是带最大功率跟踪功能的电源控制器的相关测试系统。

发明内容

[0005] 为了在地面测试平流层飞艇电源控制器飞行工况下的功能和性能，本发明设计了一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统。该地面测试系统通过CAN总线与平流层飞艇电源控制器进行通信，并与工控计算机、数据采集单元相结合，在工控计算机下发的信号下完成电源控制器功能和性能的测试。所述数据采集单元利用多种类型传感器采集关联数据信息，并进行数据信息的转换以满足CAN总线的传输。所述工控计算机中采用编程软件编写了符合电源控制器的控制处理方式，能够方便仿真出平流层飞艇电源控制器在不同工况(平流层环境)下的测试结果，有利于及时更正和调整电源控制器的设计参数，以满足电源控制器试验产品的验收合格。本发明设计的地面测试系统降低了测试成本，提高了测试效率。

[0006] 本发明是一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，该地面测试系统应用于平流层飞艇电源控制器的研制和测试过程中；其包括有：工控计算机、CAN总线、数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器和环境控制模拟箱；

[0007] 环境控制模拟箱内安装有平流层飞艇电源控制器；以及太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器；

[0008] 数据采集单元由多个传感器与传感控制电路构成；

[0009] 工控计算机中存储有测试内容子系统TC，测试内容子系统TC通过仿真手段在地面对平流层飞艇电源控制器进行平流层工况条件下的性能和功能进行测试；

[0010] 太阳能电池阵模拟器用于为平流层飞艇电源控制器供电；太阳能电池阵模拟器输出的是平流层飞艇电源控制器在平流层环境下的真实输出功率状况；

[0011] 蓄电池模拟器用于模拟平流层飞艇电源控制器中蓄电池组的充放电特性，以验证所述蓄电池组充放电是否正常；

[0012] 负载模拟器用于模拟平流层飞艇的负载的真实工作状况，为平流层飞艇电源控制器提供可变负载，以验证电源控制器工作是否正常；

[0013] 环境控制模拟箱用于提供平流层环境的温度和气压，使安装在环境控制模拟箱箱内的平流层飞艇电源控制器、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器运行于平流层环境中。

[0014] 本发明地面测试系统的优点在于：

[0015] ①在工控计算机以及保存在工控计算机硬盘上的测试内容软件，能够实现对平流层飞艇电源控制器的性能测试、功能测试、以及技术指标测试。利用CAN总线将工控计算机与数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、电源控制器、负载模拟器、蓄电池模拟器和环境模拟箱实现通讯连接，降低了信号损耗。

[0016] ②采用环境控制模拟箱来提供平流层环境，模拟真实工况，使得测试结果符合实际要求。

[0017] ③在平流层飞艇电源控制器上安装不同类型的传感器，并将各个传感器与传感控制电路连接；在传感控制电路中对采集到的与平流层飞艇电源控制器工作时的检测参数进行处理，随后经CAN总线输出至工控计算机中，在测试内容软件下对检测参数进行实时演示，以此获取测试结果，并与电源控制器自带参数显示进行对比。附图说明

[0018] 图1是本发明设计的适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统的结构框图。

[0019] 图2是传统平流层飞艇能源系统的结构框图。

[0020] 图3是本发明数据采集单元电路图。

[0021] 图4是本发明电源控制器自动测试流程图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

[0023] 参见图1所示，本发明设计了一种适用于平流层飞艇电源控制器的地面测试系统，该地面测试系统应用于平流层飞艇电源控制器的研制和测试过程中。本发明的地面测试系统包括有工控计算机、CAN总线、数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器和环境控制模拟箱；所述环境控制模拟箱内安装有平流层飞艇电源控制器。所述数据采集单元由多个传感器与传感控制电路构成。

[0024] 太阳能电池阵模拟器用于为平流层飞艇电源控制器供电。太阳能电池阵模拟器输出的是平流层飞艇电源控制器在平流层环境下的真实输出功率状况。

[0025] 蓄电池模拟器用于模拟平流层飞艇电源控制器中蓄电池组的充放电特性，以验证所述蓄电池组充放电是否正常。

[0026] 负载模拟器用于模拟平流层飞艇的负载的真实工作状况，为平流层飞艇电源控制器提供可变负载，以验证电源控制器工作是否正常。

[0027] 环境控制模拟箱用于提供平流层环境的温度和气压，使安装在环境控制模拟箱箱内的平流层飞艇电源控制器、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器运行于平流层环境中。

[0028] 本发明设计的地面测试系统分为电线连接和通讯连接。

[0029] (一)电线连接

[0030] 一般地，平流层飞艇电源控制器上设有充电调节器、放电调节器、最大功率跟踪调节器、输入端、输出端。

[0031] 在本发明中，电源控制器的输入端上连接太阳能电池阵模拟器，电源控制器的输出端上连接负载模拟器，电源控制器的充电调节器和放电调节器上连接蓄电池模拟器。

[0032] 在本发明中，电源控制器上安装有多个传感器，所述传感器用于采集电源控制器(由于采集电源控制器置于环境控制模拟箱内，在地面测试时，由环境控制模拟箱能够产生平流层的温度和气压工况)的输入端电流、输入端电压、输出端电流、输出端电压、充电电流、充电电压、工况温度。多个传感器与传感控制电路构成数据采集单元。所述传感器包括有温度传感器、电压传感器和电流传感器。

[0033] 数据采集单元

[0034] 根据不同测试要求，每个测试项目中可自定义的检测参数主要有：电源控制器的输入端电流、输入端电压、输出端电流、输出端电压、充电电流、充电电压、工况温度、纹波以及电源变换效率。其中，纹波及电源变换效率通过输入端电流、输入端电压、输出端电流、输出端电压、充电电流、充电电压计算得到。

[0035] 应用到本发明的数据采集单元包括高速数据采集和普通数据采集，母线电压和母线电流采集采用高速数据采集，蓄电池充电电压、充电电流、放电电压、放电电流和温度采用低速数据采集。高速数据采集不能像普通数据采集及系统通过对A/D变换器的控制实现，因为高速A/D建立稳定的工作状态需要相当长时间，频繁的改变A/D的工作状态会影响测量的精度，高速采集系统同步命令并不直接作用于高速A/D。自通电时起，A/D和时钟电路始终处于工作状态，同步命令通过对高速FIFO的写入端的控制，即允许或禁止对FIFO写入，实现对采样数据的取舍。与A/D相比，高速FIFO的写有效时间为3ns，对同步和过程控制更为有利。

[0036] 一次完整的测量过程是从DSP处理器发出同步命令开始的。同步命令一方面触发传感器工作，另一方面允许对FIFO写入，对采样的数据进行存储。当缓存储(CY7C1021存储芯片)的数据到达预定的数量时，FIFO的特定状态位置位，引发DSP外部中断。在中断服务程序中，DSP禁止对FIFO写入、中断数据的存储，同时复位该状态位。然后读取数据，待完成数据处理过程之后，DSP对FIFO复位清零。此即完成一次测量。

[0037] 参见图3所示，数据采集单元中应用到的芯片与电子元器件的连接，除图中公开的引脚连接外，其余为常规引脚连接，其管脚连接如下：

[0038] A电压传感器VS-A用于采集的是电源控制器的母线电压。A电压传感器VS-A经电阻R2接地，经电阻R1连接到运放U1(AD8138芯片)的8脚，电阻R1接在电容C1、电阻R14的一端和运放U1(AD8138芯片)的8脚，电容C1、电阻R14的另一端和运放U1的5脚、电阻R18的一端连接在一起，电阻R18的另一端与电容C15的一端和高速A/D芯片U5(AD9432芯片)的49脚连接在一起，运放U1的1脚与电阻R15、电阻R4、电容C2的一脚连接在一起，电阻R4的另一端与电阻R3一端连接在一起，电阻R3的另一端接地。电阻R15和电容C2的另一脚与运放U1的4脚、电阻R19的一脚连接在一起，电阻R19的另一脚与电容C15的另一脚、高速A/D芯片U5的50脚连接在一起。高速A/D芯片U5与静态随机存储器U7与DSP处理器U9(TMS20LF2407芯片)的相关管脚连接在一起。运放U1的2脚与电阻R20、电阻R21和电容C16的一端连接在一起，电阻R21和电容C16的另一端接地，电阻R20的另一端连接+5V。

[0039] A电流传感器IS-A用于采集的是电源控制器的母线电流。A电流传感器IS-A经电阻R5接地，经电阻R6连接到运放U2(AD8138芯片)的8脚，电阻R5接在电容C3、电阻R16的一端和运放U2(AD8138芯片)的8脚，电容C3、电阻R16的另一端和运放U2的5脚、电阻22的一端连接在一起，电阻R22的另一端与电容C17的一端和高速A/D芯片U6(AD9432芯片)的49脚连接在一起，运放U2的1脚与电阻R8、电阻R17、电容C4的一脚连接在一起，电阻R8的另一端与电阻R7一端连接在一起，电阻R7的另一端接地。电阻R17和电容C4的另一脚与运放U2的4脚、电阻R23的一端连接在一起，电阻R23的另一端与电容C17的另一端、高速A/D芯片U6的50脚连接在一起。高速A/D芯片U6与静态随机存储器U8与DSP处理器U9的相关管脚连接在一起。运放U2的2脚与电阻R24、电阻R25和电容C18的一端连接在一起，电阻R25和电容C18的另一端接地，电阻R24的另一端连接+5V。

[0040] B电压传感器VS-B用于采集电源控制器对蓄电池的充电电压。B电压传感器VS-B经电容C5接地，经电阻R9连接到运放U3(TL084芯片)的3脚，电阻R9的另一端与电容C6、运放U3的3脚连接在一起，电容C6的另一端接地，运放U3的2脚、1脚与电阻R26的一端连接在一起，电阻R26的另一端与电容C19、DSP处理器U9的103脚连接在一起，电容C19的另一端接地。

[0041] B电流传感器IS-B用于采集电源控制器对蓄电池的充电电流。B电流传感器IS-B经电容C7接地，经电阻R10连接到运放U3(TL084芯片)的5脚，电阻R10的另一端与电容C8、运放U3的5脚连接在一起，电容C8的另一端接地，运放U3的5脚、6脚与电阻R27的一端连接在一起，电阻R27的另一端与电容C20、DSP处理器U9的104脚连接在一起，电容C20的另一端接地。

[0042] C电压传感器VS-C用于采集电源控制器对蓄电池的放电电压。C电压传感器VS-C经电容C9接地，经电阻R11连接到运放U3(TL084芯片)的10脚，电阻R11的另一端与电容C10、运放U3的10脚连接在一起，电容C10的另一端接地，运放U3的9脚、8脚与电阻R28的一端连接在一起，电阻R28的另一端与电容C21、DSP处理器U9的105脚连接在一起，电容C21的另一端接地。

[0043] C电流传感器IS-C用于采集电源控制器对蓄电池的放电电流。C电流传感器IS-C经电容C11接地，经电阻R12连接到运放U3(TL084芯片)的13脚，电阻R12的另一端与电容C12、运放U3的13脚连接在一起，电容C12的另一端接地，运放U3的12脚、14脚与电阻R29的一端连接在一起，电阻R29的另一端与电容C22、DSP处理器U9的106脚连接在一起，电容C22的另一端接地。

[0044] 温度传感器TS用于采集电源控制器服役的工况温度。温度传感器TS经电容C13接地，经电阻R13连接到运放U4(TL084芯片)的3脚，电阻R13的另一端与电容C14、运放U4的3连接在一起，电容C13的另一端接地，运放U4的2脚、1脚与电阻R30的一端连接在一起，电阻R30的另一端与电容C23、DSP处理器U9的107脚连接在一起，电容C23的另一端接地。

[0045] DSP处理器U9(TMS20LF2407芯片)经A光电耦合器U10(HCPL0600芯片)、B光电耦合器U11后连接到CAN总线的接口芯片U12(PCA82C250)上，从而通过CAN总线与工控计算机实现通讯。DSP处理器U9的72脚与A光电耦合器U10的3脚连接，A光电耦合器U10的2脚经电阻R31接电源，5脚接地，6脚与CAN总线的接口U12的1脚连接，7脚、8脚经电容C24接地，7脚、8脚经电阻R33与6脚连接。DSP处理器U9的70脚与B光电耦合器U11的3脚连接，B光电耦合器U11的2脚经电阻R32接电源，5脚接地，6脚与CAN总线的接口U12的1脚连接，7脚、8脚经电容C25接地，7脚、8脚经电阻R34与6脚连接。

[0046] (二)通讯连接

[0047] 在本发明中，工控计算机通过CAN总线分别与数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、电源控制器、负载模拟器、蓄电池模拟器和环境模拟箱实现通讯连接。

[0048] 所述太阳能电池阵模拟器第一方面用于接收工控计算机下发的I－V曲线信息；第二方面依据I－V曲线信息转换成太阳能电池组的单体电池电压SP输出给电源控制器；
太阳能电池阵模拟器用于代替平流层飞艇用柔性薄膜太阳能电池阵。

[0049] 所述蓄电池模拟器第一方面用于接收工控计算机下发的电流电压信号BIV；第二方面依据电流电压信号BIV转换成蓄电池组的单体电池电压BP输出给电源控制器，第三方面接收电源控制器对蓄电池模拟器进行充电。

[0050] 所述负载模拟器第一方面用于接收工控计算机下发的负载触发信号及负载阻值ROS；第二方面依据负载触发信号及负载阻值ROS来转换，从而输出设定负载大小给电源控制器。

[0051] 所述环境控制模拟箱第一方面用于接收工控计算机下发的环境触发信号TOS，第二方面依据环境触发信号TOS向箱内提供温度环境及气压环境。温度环境调整范围为零下50度至零下70度。气压环境调整范围为0～10kPa。

[0052] 所述数据采集单元第一方面用于采集平流层飞艇电源控制器在工况下的电流－电压－温度信号；第二方面对电流－电压－温度信号进行处理输出采集电流－电压－温度信号DVIT，然后经CAN总线输出给工控计算机。

[0053] 所述工控计算机下发启动指令OS给平流层飞艇电源控制器，使电源控制器进入启动状态，同时也采集电源控制器实时的电流－电压－温度信号VIT。

[0054] 在工控计算机中，通过可视化显示实时的电流－电压－温度信号VIT、采集电流－电压－温度信号DVIT；通过直观显示的电流－电压－温度信号，能够判断电源控制器输出信息的正确与否。

[0055] (三)对平流层飞艇电源控制器的测试分为功能测试和性能测试

[0056] 在本发明中，工控计算机中存储有测试内容子系统(Test content，TC)，测试内容子系统TC采用C语言编程，工控计算机选用研华工控机(IPC-6606)。测试内容子系统TC中存储有一种或者多种类型的太阳能电池阵模拟器、电源控制器、负载模拟器、蓄电池模拟器的特性和实验数据，这些特性和实验数据用于在测试过程中选择。测试内容子系统TC依据图4顺序进行测试：

[0057] (A)地面测试系统初始化：

[0058] 检查电线连接，在测试内容子系统TC中能够接收到平流层飞艇电源控制器、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器和环境控制模拟箱的信号响应为正常。

[0059] 检查通讯连接，在测试内容子系统TC中能够接收到平流层飞艇电源控制器、CAN总线、数据采集单元、太阳能电池阵模拟器、蓄电池模拟器、负载模拟器和环境控制模拟箱的启动信号为正常。

[0060] (B)进入测试内容子系统TC的测试界面，提示是否进行自动测试，若点击否，则进行测试内容选择：选择功能测试TCA或者性能测试TCB(参考了航天器的功能和性能的测试要求来设置的)，接下来选择测试项目TCC。测试项目TCC包括充电功能测试、放电功能测试和最大功率跟踪能力测试。

[0061] (C)工况设置：测试飞艇上升、平飞和下降全过程电源控制器各种功能，以及部分功能。

[0062] (D)点击自动测试，太阳能电池阵模拟器开始通电，环境模拟箱程序自动开始设定温度和气压，温度逐步降低，气压逐步降低，其中温度和气压降低速度按照实际飞艇上升速度曲线输入，此时蓄电池模拟器自动接通，电源控制器加电，负载模拟器启动模拟飞控等的小负载值，此时主要测试飞艇上升过程电源控制器的功能和性能，飞艇假定在凌晨无太阳光照释放，此时主要是蓄电池通过电源控制器放电，检查电源控制器中放电调节器的功能开关和采集放电调节器的电压和电流，并检测纹波是否达到要求。当采集系统自动测试到温度和气压达到飞艇设定高度时，自动开启太阳能电池阵模拟器，太阳能电池阵模拟器里设定好一天I－V曲线，太阳能电池阵模拟器的辐照度逐渐增大，此时测试太阳能电池阵列锂电池组联合供电功能测试；

[0063] (E)最大功率跟踪能力测试：

[0064] 最大功率跟踪能力是在特定光伏阵列运行工况下，测试电源控制器的运行最大功率点的效率。

[0065] 按照太阳能电池的I-V特性曲线，在太阳能模拟器中编辑太阳能电池I-V特性曲线的数据。通过描点法与I-V特性曲线对比，找出实际工作点在I-V特性曲线中的位置，与理论最大功率相比，即为最大功率点的效率，进而验证电源控制器的最大功率跟踪能力。即光伏阵列实际输出功率与当时可以达到的最大功率的比值在一段时间内的积分再求平均值。可以离散化为 η表示效率，n表示采样点总数，i表示采样点，Vi表示实时跟踪的最大功率点的电压，Ii表示实时跟踪的最大功率点的电流，Pmax表示太阳能模拟器中理论的最大功率。

[0066] (F)太阳能电池阵列模拟器通电，进行充放电功能测试。

[0067] 通过工控计算机控制进行充电功能测试，太阳能电池阵模拟器通过电源控制器连接到负载或负载模拟器，主要测试电源控制器中充电调节模块(BCR)功能及相关参数：控制策略，电压调节精度，太阳能电池阵电流，限流控制状态。

[0068] 充电调节模块(BCR)的控制策路是当检测到电池电压没到额定电压时，先恒流充电，当检测到电压到额定电压时恒压充电。工控计算机首先通过CAN总线发送充电控制指令，设置为最大电流充电，测试系统随时采集充电调节模块的电压电流，能够绘制出充电调节模块的恒流和恒压充电曲线，并能够显示充电电压纹波峰峰值和有效值。

[0069] 放电功能测试：放电功能主要是在非光照期间蓄电池通过电源控制器进行放电，放电功能测试主要是测试放电最大电流能力，放电效率，过流，过压关断功能。

[0070] 通过工控计算机控制进行蓄电池放电功能测试，模拟逐渐从光照期间过度到非光照期间，太阳能电池阵模拟器逐渐减小功率，放电调节器开始工作，此时逐渐加大负载调节器的负载，调节至最大，然后逐渐减小，在调节负载的同时数据采集电路实时采集放电调节器的数据及工作状态，并实施传输到工控计算机上，并计算不同负载情况下的纹波系数。

[0071] 调节蓄电池模拟器的电压大小，设置放电调节器不同的电压值，看放电调节器输出(母线)是否稳定在要求的范围内。测试放电效率ηf，即其中Va,Ia是输入电压和输入电流，即数据采集模块中的蓄电池放电电压和放电电流，Vo,Io是输出电压和输出电流，即数据采集模块中的母线电压和电流。

[0072] 本发明的地面测试系统利用工控计算机上存储了各地天气情况和实验数据，通过CAN总线，工控计算机中的数据可发送至各模拟装置，并可以接受电源控制器的检测数据，同时在工控计算机中编制了电源控制器采集分析软件，通过该软件可以给出被测试电源控制器的功能完整性信息、性能参数、可靠性等，并根据检验标准给出该控制器是否符合某种测试标准的报告。本发明地面测试系统不仅能够真实模拟电源控制器的输出状态，以及电源控制器与飞控各种通讯和命令功能，并能够对电源控制器进行评估，并给出评估报告。

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