新一代架构空间电源双向DCDC变换器研究.pdf

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1、第45卷第7期电力电子技术Vo1．45，No．72011年7月PowerElectronicsJuly2011新一代架构空间电源双向DC／DC变换器研究谷雨，张东来，朱洪雨，李悦。(1．哈尔滨工业大学，深圳研究生院，广东深圳518055；2．深圳航天科技创新研究院电力电子技术研究所，广东深圳518057；3．北京市电力公司变电公司，北京100031)摘要：由于空间中太阳电池阵输出母线电压变化幅度较大，为保证电源在整个轨道周期内向负载提供持续稳定的电压，提出一种基于Boost拓扑结构的双向DC／DC变换器。该变换器拓扑简单，可靠性高，在大幅减小系统体积与成本的

2、同时提高了系统的效率，并通过fJI入衰减嘲络优化Boost变换器为最小相位系统。变换器采用电导控制。并引入电压前馈控制以维持电导控制带宽的恒定。最后通过实验验证了变换器在1．5kW功率下能量双向流动的工作特性，测试了变换器的效率。关键词：变换器；电导控制；电压前馈中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—1003[(2011)07一OO44—03TheResearchonSpaceApplicationBidirectionalDC／DCConverterBasedonNextGenerationStructureGUYu，ZHANGDong·l

3、ai，ZHUHong—yu，LIYue(1．ShertzhenGraduateSchoolofHarbinInstituteofTechnology，Shenzhen518055，China)Abstract：Duetotheintensitychangeoftheoutputvohageonthesolararraybus，BoostbasedbidirectionalDC／DCcon·verterispresentedforthesakeofprovidingcontinualandsteadyoutputvoltagetotheloadintheent

4、ireorbiteyc1e．Simplicity，highstabilityandhisheficiencyaretheadvantagesofthistopology，meanwhile，minimumphasesystemcouldbeachievedbyinsertingdampingnetwork．Conductancecontrolisadoptedtoachievebetteroutputresponse．moreover，voltagefeedforwardensurethebandwidthoftheconductancecontrolinv

5、ariable．Finally，thebidirectionalex．perimentalresultsunder1．5kWarepresentedtoverifytheperformanceoftheproposedconverterandtheeficiencyoftheconverteristested．Keywords：converter；conductancecontrol；voltagefeedforward1引言基于新一代(NG)架构下的双向DC／DC变换器克服了上述缺点。NG星载电源总线以双向DC／空间电源主要包含化学电源、太阳电池阵．蓄DC

6、变换器集成传统卫星总线中蓄电池的充、放电电池组联合电源和核电源．其中以太阳电池阵一蓄模块。该拓扑简单，可靠性高，在大幅减小系统体电池组电源为空间电源的主力。据统计，到20世积与成本的同时提高了系统的效率【3】，适合作为纪90年代．太阳能电池阵．蓄电池组电源占全世NG大功率卫星总线拓扑标准。在此针对应用需界航天器电源市场的90％以上I11。求，在文献[4】的基础上设计了基于Boost拓扑的由于在空间中太阳光强、太阳入射角、太阳电双向DC／DC变换器。池阵的负载功率、蓄电池组的充电功率等的变化，导致太阳电池阵输出母线电压发生大幅度变化。2双向DC／DC变换器原理

7、传统的卫星总线拓扑采用S3R分流调节方式．通由于传统的Boost电路存在右半平面零点的过控制太阳电池阵的输出电流分流或向母线供问题，致使Boost变换器非最小相位系统。通过分电，从而保证电源在整个轨道周期内向负载提供析，在拓扑中加入输出滤波器以及磁耦合，可将持续稳定的电压。由于S3R拓扑中采用独立的Boost变换器传递函数中的右半平面零点分解为充、放电模块，导致其单位功率的质量系数较大。两个零点，选择合适的参数值可确定两个零点在成本较高且效率相对较。平面的位置。带有输入滤波器的Buck变换器的控制到输定稿日期：2011一O1一o4作者简介：谷雨(1986一)

8、，男，广东深圳人，硕士研究生，出传递函数与带有输出滤