空间电源功率调节技术综述.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI2010年第3期文童编号：1006—1630(2010)03—0030—10空间电源功率调节技术综述郭显鑫，郭祖佑，王卫国(兰州物理研究所，甘肃兰州730000)摘要：介绍了空间电源功率调节装置(PCU)的分流调节器(SR)，蓄电池的充电控制器(BCR)、放电控制器(BDR)和主误差放大器(MEA)的原理和技术现状。阐述了顺序开关分流调节(S3R)、混合型调节和顺序开关分流串联调节(s4R)三种基本拓扑的工作原理，并对三者进行了性能比较，认为S‘R是目前最先

2、进的调节技术。讨论了功率调节装置模块化、智能化和小型化的发展趋势并分析了大功率的功率调节装置研制难点。关键词：功率调节装置；分流调节器；充电控制器；放电控制器；顺序开关分流调节；顺序开关分流串联调节中图分类号：V442文献标示码：AReviewonPowerConditioningUnitforSpacecraftGUOXian—xin，GUOZu—you，WANGWei—guo(LanzhouInstituteofPhysics，LanzhouGansu730000，China)Abstract：

3、Theprinciplesandcurrenttechnologyofshuntregulator，batterychargeregulator，batterydischargeregulatorandmainerroramplifierofthepowerconditioningunit(PCU)inspacepowerwereintroducedinthispaper．Theprinciplesofthethreebasicregulatedbustopology，whichweresequen

4、tialswitchingshuntregulator(S3R)，hybridregulatorandsequentialswitchingserialshuntregulator(9R)，wereanalyzed．Thecomparisonamongthemwasdone．ItwasbelievedthatS4Rtopologywasthemostadvanced．Thedevelopingtrend，modularity，intelligenceandthick—filmwerealsodisc

5、ussed，andSOwerethedifficultiesinresearchingahighpowerPCU．Keywords：Powerconditioningunit；Shuntregulator；Batterychargeregulator；Batterydischargeregulator；Sequentialswitchingshuntregulator；Sequentialswitchingserialshuntregulator0引言电源系统是航天器的一个重要分系统，而功率调节装置

6、是一次电源系统的核心。20世纪70年代以来，国外研制成功了多种拓扑结构的功率调节装置，不断改善功率调节装置以适应不同功率、不同任务航天器的要求。本文综述了航天器电源系统功率调节装置功能、组成、原理，以及各功能模块的电性能要求、技术现状，阐述并比较了数种重要的功率调节拓扑，分析了功率调节装置的发展趋势和大功率装置研制的关键技术。收稿日期：2009—08—06；修回日期：2009—10—21作者简介：郭显鑫(1984一)，男，硕士，主要从事空间电源的数字控制技术研究。1功率调节装置功能空间电源系统由发电

7、装置、贮能装置、电源控制设备和电源变换器等组成。目前，除返回式卫星外，国内航天器采用了太阳电池阵／蓄电池(SA／B)电源系统，国内外90％以上的航天器采用了此种电源系统‘¨。PCU被称为电源控制装置、电源调节器等，其功能是协调太阳电池阵、蓄电池工作，控制太阳能电池阵产生能量的分配，以及蓄电池充放电，使航天器在光照期间用太阳电池阵的多余能量对蓄电池充电，或将其分流并变换成热能辐射到空间，在航天器阴影或负载峰值功率期间释放蓄电池的能量，由此使航天器在整个在轨运行期间将功率母线电压稳定在规定范围内。我国已

8、发射的航天器的一次功率母线电压有2010年第3期郭显鑫，等：空间电源功率调节技术综述28，42，100V3种，国外某些大功率航天器采用了160V母线。目前，在SA／B电源系统中，采用监控母线电压方式调节太阳电池阵和蓄电池组的输出功率，使母线电压达到规定要求，该调节方式称为母线功率调节。我国航天器SA／B系统供电母线已从风云一号(FY一1)卫星的单母线发展到资源二号(ZY一2)卫星的双母线以及神舟一号(SZ-1)飞船的多母线。2功率调节装置技术要求功率调节装置是整个电源