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打通“快递小哥”的“奇经八脉” ——详解天舟一号100伏高压全分散配电体系

时间:2017年05月27日 信息来源:中国航天科技集团 点击: 【字体:

据货运飞船系统电总体主任设计师于磊介绍,天舟一号货运飞船相较于以往载人飞船和空间实验室,在能源系统的设计上,最大的进步在于“100V高压全分散配电体系”。这是基于货运飞船的任务目标和自身特性所量身打造的全新体系。基于该体系,货运飞船系统在核心元器件设计、供电安全设计、锂离子电池使用上下足了工夫。

天舟一号在国内航天器设计上首次采用100伏厚膜电源模块,优化了整船几十千克的配电设备重量和电缆,减少了各个电子单机的尺寸,突破了国外封锁,推动了航天器核心元器件设计的国产化进程,同时,奠定了实现100伏高压传输的基础。

100伏高压全分散配电体系,简单来说,就是将100伏高压母线直接输送到各个负载设备,由负载设备直接进行电源变换至所需的电压。只需“一级变换”,就在整船配电网上实现真正的高压传输,使能源利用率比传统的集中式配电模式提高了8%,减少了供配电链路上的串联环节,提高了整个能源系统的可靠性,并有效地发挥了高压母线的优势。

将原本的“两级变换”简化为“一步到位”,看似简单,实则是航天器配电设计的一大跨越,是对电总体设计师的全面考验。为此,设计师通过对高压母线体系的配电原则、配电方案、配电网配置进行顶层规划,对高压配电网的传输、隔离、安全防护、故障保护等方面进行了详细界定。

“快递小哥”的另一阵强心剂,则是它的锂离子电池。相较于以往载人航天器上采用的镉镍或氢镍蓄电池,锂离子电池具备能量密度高、温度适应性好、自放电率低等诸多优点,有效减小了储能电池在供配电系统重量中的占比,降低了发射成本,经过优化设计和系统综合论证,电源系统重量优化了近19%。

设计师们通过精心设计,用先进的供电设计方案为天舟一号敷设了“大动脉”,使飞船的能源能够可靠的输送到各个脉络,用安全可靠确保了天舟一号的不竭动力,让货运飞船的飞天之路走得无比稳当、放心。


(作者:佚名)
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