新型航天飛行器具有用電功率大、電壓等級多、用電時(shí)間長、負(fù)載變化大、回灌電能多的特點(diǎn),為滿足其用電需求,設(shè)計(jì)了一種基于太陽電池陣-蓄電池的具有升壓、降壓、能量雙向流動(dòng)的空間電源,采用20kW級多路雙向半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),利用boost電路升壓,buck電路降壓,并通過PWM閉環(huán)控制和引入電流連續(xù)系數(shù),不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能量雙向流動(dòng),而且可適應(yīng)不同工況和負(fù)載變化,不同輸入電壓下可獲得不同電壓恒壓輸出,同時(shí)具有多種故障保護(hù)功能,并研制了一臺樣機(jī)進(jìn)行模擬試驗(yàn),主要測試了幾種典型工況的電流紋波、電壓紋波,在升壓工況下,最大電流紋波6.64%、電壓紋波0.65%,降壓工況下,最大電流紋波7.26%、電壓紋波0.04%,特別是引入電流連續(xù)系數(shù)后,明顯改善了電流紋波情況,試驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的空間電源滿足新型航天飛行器對電源系統(tǒng)要求。

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圖2工作模式切換

儀器設(shè)備一直耗電，電機(jī)、電推進(jìn)按照任務(wù)動(dòng)作耗電，根據(jù)此用電特點(diǎn)和要求及太陽電池陣-鋰電池組特性，電源設(shè)計(jì)10種基本工作模式：1）太陽電池陣降壓給儀器設(shè)備供電；2）太陽電池陣升壓給電推力器供電；3）太陽電池陣升壓給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電；4）太陽電池陣降壓給鋰電池組充電；5）鋰電池組降壓給....

圖1電氣組成框圖

面向新型航天飛行器機(jī)電伺服、電推進(jìn)高壓用電和儀器設(shè)備低壓用電特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)一種20kW級空間電源，選用太陽電池陣為發(fā)電單元，鋰電池組做主要儲能單元，主電路拓?fù)洳捎肂oost-Buck模型，以電感元件、續(xù)流元件、開關(guān)器件組成多路雙向半橋結(jié)構(gòu)，用DSP生成PWM控制開關(guān)器件通斷，實(shí)....

圖3電池單體放電曲線

主電路使用IGBT下管和上管二極管，外接電抗器，構(gòu)建Boost升壓電路，將105～147V鋰電池組電壓或/和180V太陽電池陣電壓升至270V/400V電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓或300V/1100V電推進(jìn)電壓，其原理見圖4；使用IGBT上管和下管二極管，外接電抗器，構(gòu)建Buck降壓電路，....

圖4Boost升壓電路

圖3電池單體放電曲線圖5Buck降壓電路

本文編號：3970350