空间太阳能电池阵列模拟器关键技术研究

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1、博士学位论文空间太阳能电池阵列模拟器关键技术研究RESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFSPACESOLARARRAYSIMULATOR金珊珊哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TM921.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学博士学位论文空间太阳能电池阵列模拟器关键技术研究博士研究生：金珊珊导师：张东来教授申请学位：工学博士学科：电力电子与电力传动所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921.5U.D.C:621.3DissertationfortheDoctoral

2、DegreeinEngineeringRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFSPACESOLARARRAYSIMULATORCandidate：JinShanshanSupervisor：Prof.ZhangDonglaiAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：PowerElectronicsandElectricalDrivesAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institutio

3、n：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要空间太阳能电池阵列模拟器（SpaceSolarArraySimulator，SSAS）是航天器电源测试系统的关键组成部分，在地面测试阶段去替代真实空间太阳能电池帆板为航天器电源系统提供直流输入功率，其性能直接影响到航天器电源系统测试结果的可靠性。本文针对应用于航天器电源测试系统的SSAS动态响应性能，效率和功率密度，非线性数字I-U外环控制以及线性功率级单元优化方面的关键技术问题，进行了深入的研究，通过相应的硬件实验平台对所提出的解决方案及优化方法进行实验验证，并将所得的试验结果与当前广泛应用于航天电源系统测试领域的Keys

4、igh公司SAS模块产品E4360-SAS对应的测试结果进行性能对比，本文所提出的SSAS具有明显的性能优势。首先，针对航天器电源测试系统所采用的SAS模块化产品的动态响应性能较差的问题，提出了一种新型的具有高动态响应性能，并且适用于多路并联的线性功率级单元，实现了20路线性压控电流源的并联的SSAS，可完成短路与额定工作点之间高频切换的快速响应能力，具有优良的动态响应性能和动态模拟精度。其次，针对SAS模块化产品所存在的输出功率受限以及效率低下的问题，提出了多电平母线跟踪变换器与线性功率级相结合的构架方案，利用多电平母线跟踪变换器实时跟踪SSAS输出端电压变化而变化，从而减小线性功率级单

5、元的耗散功率，在保证高动态响应能力的前提下，有效地提高了系统效率和功率密度。再而，针对空间太阳能电池阵列模拟器所采用单一查表法的数字I-U外环控制，所存在的电流控制的非线性问题，及不同工作点之间高频切换工况条件下的有条件收敛或收敛速度过慢的问题，提出了UI-RI混合查表法的数字I-U外环控制，有效地解决了I-U数字外环控制的非线性问题，并且在不同工作点高频切换的工况条件下，具有高速收敛于目标工作点的特性，进一步提高了SSAS的动态响应性能和电流控制线性度。最后，针对空间太阳能电池阵列模拟器线性功率级单元的电路结构，体积以及可靠性优化的问题方面，提出了一种新型的基于级联式JFET三端口复合型

6、线性功率晶体管来充当线性电流源的功率耗散器件，该方案可成倍地减少所需并联的电流源支路个数，显著地简化了线性功率级单元的电路结构，提高了SSAS整机工作的可靠性。-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文关键词：线性电流源；多电平母线跟踪变换器；非线性I-U外环控制；分流切换测试；级联式JFET电路-II-AbstractAbstractThespacesolararraysimulator(SSAS)isakeytestdeviceofthespacecraftpowersupplysystemreplacingtherealspacesolarpaneltoprovidetheDCbuspow

7、erforthespacecraftpowersupplysystemduringthegroundtestperiod,anditsperformancedirectlyaffectsthespacecraftpowersupplygroundtestingreliability.Inthisarticle,thekeytechnicalproblemsofSSASareresearcheddeeply,andthep