张明 刘奕宏 李海津 张文佳 张晓峰 夏宁 朱立颖 穆浩 刘震

(北京空间飞行器总体设计部，北京 100094)

为适应我国未来航天器任务需求，电源系统将面临超高压大功率、高效智能、轻量化高集成、长寿命高可靠等挑战，新一代航天器平台的需求大力推动了电源系统向大功率、智能化和高可靠自主管理的方向发展。航天器功率需求在逐步提高，几乎每隔7年就增加1倍。为了满足功率需求的不断增加，同时提高系统效率并降低平台质量，航天器高压供电系统已经成为必然的选择。随着任务需求和技术的发展，航天器母线电压也越来越高，从最初28 V发展到50 V(国内为42 V)，100 V，120 V。国内外在100 kW航天器电源系统方面的研究经验较少，系统拓扑、控制策略、高压大功率变换、多通道并网管理、高压元器件等方面亟需开展研究。

本文结合未来航天器任务需求和研制现状，对100 kW电源系统的任务特点、母线体制、系统拓扑、组成配置和系统控制策略等开展研究；针对高压大功率变换与安全控制技术、多通道能源智能管理和高压大功率器件等多项关键技术进行分析，可为后续高压大功率电源系统的设计提供参考。

1 电源系统设计分析

传统的分布式电源系统是指采用母线变换器将不稳定的源电压转化为一个稳定的母线电压，再通过多级直流/直流(DC/DC)变换器将母线电压转化为多种等级的电压，为负载供电。这类供配电系统是航天器、舰船、通信基站及大型计算机等用电设备的核心部件，它的性能和可靠性直接影响到各个用电设备乃至整个系统的运行情况。……