● 摘要
能源管理是平流层飞艇的关键技术之一，基于飞艇上负载的多样性、控制策略的复杂性、飞行环境的多变性以及驻空时间长等特点，如何平衡飞艇上的能源成为当前飞艇系统研究的重点。本文设计了一个飞艇能源仿真平台，该仿真系统的能源由太阳能电池阵和锂电池阵组成，采用了基于顺序开关分流调节（S3R）的混合型控制策略，并根据飞艇负载工作状态评估能源系统配置情况，为飞艇放飞实验提供依据。
首先，本文介绍了平流层飞艇能源仿真系统发展现状，主要包括飞艇能源仿真系统在国内外的发展趋势和主要研究成果；同时对飞艇能源仿真系统的研究意义进行了阐述，对飞艇能源系统进行了分类，分析了各个能源系统的优缺点，为本文的飞艇能源系统仿真软件提供参考。
其次，对平流层飞艇上的负载进行了详细的分析，介绍了平流层飞艇上负载的种类、工作状态以及在不同工作阶段时的功率。根据负载的功率，以及薄膜太阳电池单体和锂电池单体的具体参数，设计出合理的太阳电池阵的布局方式和锂电池组的组成结构以及容量。
再次，介绍了平流层飞艇能源系统的基本结构。系统的介绍了飞艇在平流层空域内工作时，飞艇上太阳电池接受太阳辐射和太阳的角度参数和时间参数的计算方法；根据飞艇上的负载规模设计了太阳电池阵，包括充电阵和供电阵；根据电池单体的充放电数据建立了锂电池的充放电模型。
根据对当前几种比较流行的飞艇能源调节技术的分析与比较，本文设计了一套基于混合型功率调节技术的平流层飞艇能源系统仿真软件。根据要求列出了飞艇能源系统的功能要求和技术指标，为本软件的设计提供参考。介绍了本能源系统软件的主要组成结构以及每一部分的设计思想和目的。给出能源系统软件的关键特性曲线，为验证本文所设计的飞艇太阳能供电系统的合理性提供重要依据。
为了验证所设计的飞艇能源系统软件的可靠性，本文设计了飞艇能源系统半实物硬件系统。进行硬件系统总体设计，选择控制芯片，设计电源转换单元、数据采集单元、电平转换单元、开关量输入/输出单元、继电器控制电路、IGBT驱动电路、通信接口单元及模拟太阳电池阵电路，为验证平流层飞艇能源仿真软件目标的最终实现奠定了硬件基础。
最后，本文对所展开的工作进行了总结，并提出下一步工作方向。