钟静宏，黄晓勤，肖振军，张　亚

(北京航天动力研究所，北京 100076)



低温低气压环境用双向大功率DC变换器研究

钟静宏，黄晓勤，肖振军，张亚

(北京航天动力研究所，北京 100076)

摘要:针对空间再生燃料电池能源系统的用电和环境要求，对其关键部件大功率双向DC变换器进行了研究。为保证苛刻环境下DC变换器可靠工作，对变换器结构、功率器件进行了热分析、热模拟，并在模拟空间环境中进行了验证。根据系统工作特点，进行水电一体化功率结构设计，优化电路拓扑，以满足空间对质量、体积和效率的高要求。最后对60 kW 双向DC变换器样机进行了测试，测试表明该变换器满足设计要求。

关键词:低温低气压；DC变换器；双向；大功率

1引言

空间能源系统有多种，再生氢氧燃料电池能源系统作为一颗新星闪耀其中。燃料电池是一种可将氢的化学能直接转化为电能的装置，与电解水结合构成再生燃料发电系统(Regenerative Fuel Cell System，简称RFCS)，亦可称为再生燃料电池能源系统，它具有比能量高、充放电深度和次数受限少、零污染等特点。美欧等发达国家采用氢氧及再生燃料电池能源系统的航天飞机、长航时无人机及军用特种车辆已投入使用。应用于空间飞行器的再生燃料电池能源系统工作原理如图1所示。在光照期系统利用飞行器总体剩余电能，将水电解成氢氧气并储存；非光照期系统将氢氧气通入燃料电池发电，并回收反应生成水，供下一循环使用；从而实现以水为媒介的电能“昼夜”不间断供应。……