一种空间用双向直流斩波电路拓扑

霍群海，吴理心，尹靖元，贾东强

（1.中国科学院电工研究所，北京 100190；2.国网北京电科院，北京 100075）

0 引言

随着空间技术的不断发展，航天器电源系统的功率需求越来越大［1］。航天器的发射成本一直非常昂贵，现有电源系统的质量在航天器总质量中占有较大比重。由于减小航天器的质量可以减少发射成本［2］，且较小的电源系统质量对减少卫星发射成本起着关键的作用，因此开展提高航天器电源系统充放电变换器功率密度的研究具有较高的实用价值［3-4］。已有文献［5-6］及研究结果表明，双向变换器比单向变换器在体积、功率密度、重量等方面更有优势［7-9］，因此开展双向直流变换器的研究很有意义。

选择合适的高功率密度拓扑时需考虑所选的拓扑电路要尽量简单且稳定可靠［10］。传统Boost电路由于工作电流不连续、存在不稳定工作点，故不能直接应用于空间电源系统。目前多种新型拓扑成为航天电源的研究热点，其中已经在航天应用的拓扑主要有：Weinberg 放电拓扑［11-14］、Super Boost电路拓扑、双向耦合 Boost［14］电路拓扑。Super Boost电路拓扑的缺点是系统非线性、传递函数为2阶；双向耦合Boost电路拓扑对控制电路要求较高，需要隔离驱动。3种拓扑中，非隔离型Weinberg拓扑的额定效率最高。

自提出Weinberg拓扑以来，隔离型Weinberg拓扑和非隔离型 Weinberg 拓扑一直是研究热点［6，11-14］，两者各有优缺点。近年来随着空间电源的功率需求迅速增大，无源器件的体积和重量成为制约空间电源发展的一个重要因素。为了克服现有拓扑的不足，基于已在空间电源系统中应用的Weinberg拓扑做进一步改进，本文提出一种空间用非隔离型双向直流斩波电路拓扑。……