新型航天飞行器20kW级空间电源设计

发布时间：2024-05-11 20:37

　　新型航天飞行器具有用电功率大、电压等级多、用电时间长、负载变化大、回灌电能多的特点,为满足其用电需求,设计了一种基于太阳电池阵-蓄电池的具有升压、降压、能量双向流动的空间电源,采用20kW级多路双向半桥拓扑结构,利用boost电路升压,buck电路降压,并通过PWM闭环控制和引入电流连续系数,不仅能够实现能量双向流动,而且可适应不同工况和负载变化,不同输入电压下可获得不同电压恒压输出,同时具有多种故障保护功能,并研制了一台样机进行模拟试验,主要测试了几种典型工况的电流纹波、电压纹波,在升压工况下,最大电流纹波6.64%、电压纹波0.65%,降压工况下,最大电流纹波7.26%、电压纹波0.04%,特别是引入电流连续系数后,明显改善了电流纹波情况,试验结果表明,设计的空间电源满足新型航天飞行器对电源系统要求。

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【部分图文】：

图2工作模式切换

仪器设备一直耗电，电机、电推进按照任务动作耗电，根据此用电特点和要求及太阳电池阵-锂电池组特性，电源设计10种基本工作模式：1）太阳电池阵降压给仪器设备供电；2）太阳电池阵升压给电推力器供电；3）太阳电池阵升压给电机驱动器供电；4）太阳电池阵降压给锂电池组充电；5）锂电池组降压给....

图1电气组成框图

面向新型航天飞行器机电伺服、电推进高压用电和仪器设备低压用电特点和要求，设计一种20kW级空间电源，选用太阳电池阵为发电单元，锂电池组做主要储能单元，主电路拓扑采用Boost-Buck模型，以电感元件、续流元件、开关器件组成多路双向半桥结构，用DSP生成PWM控制开关器件通断，实....

图3电池单体放电曲线

主电路使用IGBT下管和上管二极管，外接电抗器，构建Boost升压电路，将105～147V锂电池组电压或/和180V太阳电池阵电压升至270V/400V电机驱动电压或300V/1100V电推进电压，其原理见图4；使用IGBT上管和下管二极管，外接电抗器，构建Buck降压电路，....

图4Boost升压电路

图3电池单体放电曲线图5Buck降压电路

本文编号：3970350