随着微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)技术的迅猛发展,以集成度高、体积小、质量轻、费用低等为发展趋势的微小卫星拥有广阔的应用前景。为了满足浙江大学皮卫星微小型化的要求,提出一种新型卫星电源系统的设计方案。太阳电池阵采用目前国内效率最高的三结砷化镓太阳能电池,同时对锂离子电池进行合理的筛选和测试以保证电池可靠性,电源分配和变换广泛使用超低功耗工业级集成化器件。针对皮卫星的特点和电源电路的特殊设计,对电源系统进行了建模。通过实时计算太阳电池、蓄电池和负载的在轨工作参数以及分析实时的电压平衡和能量平衡,最终得到能量平衡仿真模型。为了给能量平衡分析提供更多的依据,并验证能量平衡仿真,提出了一种基于实物的能量平衡实验方法,并设计出太阳电池模拟器。使用太阳电池模拟器对各种真实环境及参数进行模拟。通过对卫星母线电压和锂离子电池电量等参数进行对比,使仿真的结果得到了验证,也表明浙江大学皮卫星的能量条件可以完全保证整星的能量平衡。最终的测试结果表明,浙江大学皮卫星电源系统自身体积为10cm×8cm×2cm,质量小于100g,转换效率达到88.7%。