随着我国航天事业的不断发展,航天器的研究与设计成为重要方向。电源系统作为航天器的关键组成部分,需要适应飞行任务、轨道、环境的变化。目前,大部分航天器采用太阳能电池阵-蓄电池组形式的电源系统。其拓扑结构以及功率调节方式的研究已经较为成熟,但对于基于特定轨道电源系统仿真的研究较少,采用传统表格化计算方式具有繁琐、不直观、与实际在轨相差较大等特点。本文主要研究了基于太阳能阵-锂电池组合的电源系统的建模与仿真。首先,分析并建立了太阳能电池以及锂电池的数学模型。以火星环绕器的电源系统为例,搭建了基于S3R功率调节技术、全调节母线、集中式配电的电源控制器仿真模型。根据各个模块之间的输入输出关系,建立了能运用于整个环绕器电源系统的仿真模型,从而获得系统运行状态的特性、能量平衡信息等。其次,基于上述模型利用C++编程语言实现了火星环绕器电源系统仿真软件。该仿真软件具备对太阳能电池阵、锂电池组以及电源控制器单机仿真的功能,同时可以利用轨道参数、负载功率等数据对飞行关键时段以及全任务周期的能量平衡状况进行仿真,其仿真结果包括锂电池实时荷电状态、充放电电流等将以可视化曲线的形式直观地显示在软件界面。通过仿真可以实时反映S3R分级调制电路的工作情况,并以列表的形式直观地显示电流流向情况,可用于电源系统优化设计以及容错性设计。最后,由于基于地面测试预测的航天器负载功率与实际在轨负载功率往往相差较大,本文分析并建立了基于BP神经网络的实时预测模型,实现了对航天器负载功率的实时修正与预测。仿真软件采用改进后的BP算法对预测模型进行训练,通过预测模型得到未来时段的预测负载功率,进一步实时预测环绕器能量平衡状态、进行能量平衡预警。利用在轨卫星数据进行验证发现采用人工神经网络预测能够明显提高系统仿真的准确性、达到实时修正与预测的目的。