低轨道高压电源系统关键技术研究

• 作 者: 陈启忠
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 低轨道航天器 高压 电源系统 空间实验室 高压防护 控制系统

随着空间技术的发展，航天器功能越来越复杂，所要求的负载功率也越来越大，因此需要采用更高的母线电压来进行功率传输。高压母线系统在高轨道卫星已经在多个国家采用，但由于轨道条件和环境的不同，高压母线电源系统用于低轨道航天器还需要解决许多关键技术，目前仅有美国系统地掌握了该技术，并成功应用于空间站以及一些低轨道大功率卫星。我国随着载人航天工程的一步步实现，即将建立自主研制的空间站，也迫切需要进行低轨道高压母线的研究。本文以我国自主研制的空间实验室为背景，进行了100V高压母线电源系统的方案设计以及关键技术研究。论文首先对低轨道空间环境以及这些空间环境对高压母线电源系统的影响进行了分析，在此基础上设计了以半刚性帆板、氢镍电池、控制系统为主体的空间实验室100V母线电源系统方案，并对系统内各功能模块进行了具体设计和部件选型研究。其次，论文对高压母线电源系统的关键技术进行了梳理，并就低轨高压太阳电池翼冷等离子体的防护技术、系统高压安全性以及防护技术、高压母线调节控制技术进行了理论分析，结合电源系统工作特点进行了多种地面验证试验，确定了关键技术参数，并在设计上采取了相应措施，降低了高压母线工程实施风险。论文对系统进行了控制稳定性仿真和系统能量平衡分析，从理论上验证了系统方案的可行性。最后完成了高压母线电源系统地面工程样机系统的研制，并对样机系统进行了功能、性能测试。地面测试结果验证了系统设计的合理性和实用性，也为系统后续完善提供了依据。