立方体卫星以其功能密度高、成本低、研制周期短等诸多优势成为微小卫星设计的主流技术之一,在航天技术领域拥有良好的发展前景。电源系统承担着卫星能量获取、储存、分配和控制的任务,是其他分系统正常工作的基础。本文依据某立方体卫星的任务要求,提出一种基于最大功率点追踪(Maximum power point tracking,MPPT)的电源系统设计方案。本文首先从太阳能电池阵、蓄电池组等模块阐述了立方体卫星电源系统的总体设计,依据卫星的空间运行环境,对电源系统进行可靠性设计以及故障模式和影响分析。然后在太阳能电池工程模型的基础上,对常用的MPPT算法及其改进算法进行了分析和比较,提出一种适用于立方体卫星的MPPT控制策略:通过建立卫星光伏控制系统的小信号模型,对扰动观察法(Perturbation and Observation,P&O)的扰动周期和扰动步长进行参数优化。接着以Boost型开关电路作为MPPT模块的功率电路,通过对电路的损耗分析,提出提高功率电路转换效率的方法。MPPT控制系统以Cortex-M4内核的ARM微处理器为控制核心,MOS管驱动电路选择NMOS低侧驱动的方式。对MPPT模块硬件电路进行了测试,转换效率接近90%。根据MPPT算法理论分析,得出不同光照强度和温度条件下的最优扰动周期和步长,从静态追踪和动态追踪两个方面分别测试MPPT模块的追踪效果。测试结果表明,追踪精度高于98%,良好兼顾了系统响应速度和稳定性,并且有效避免了传统P&O在变光照条件下追踪误判现象,验证了方案的可行性。