空间核电源系统整流装置设计

马 东，靳 洋，吴春瑜，李 阳，钱 循，刘世超

（上海空间电源研究所，上海 200245）

0 引言

空间核电源是影响航天工业和空间探索发展的主要空间设备。空间核电源系统管理，对于深空探测与空间科学而言，也是不可或缺的技术支撑［1］。与太阳能不同，核电源不会受环境限制，具有明显的优势，因而受到研究人员的高度关注和研究［2］。相比于航天器的最大直流母线电压100 V 而言，千瓦级空间核电源热电转换系统的发电机输出电压为2 000 V交流电，呈现高压特性；相比于传统的交流电工频50 Hz 而言，空间核电源热电转换系统的输出频率为1 kHz，呈现高频特性［3］。因此，此课题研究的难点在于输入的高压高频，而为了满足负载需求，输出需降至100 V 的直流电。此外，发电机输出的交流信号含有高次谐波干扰，会导致发电机发热，运行噪声和振动增加，造成发电机效率降低；发电机的输出电压和电流会失真，这会导致功率因数下降，并给后端功率转换电路带来沉重负担。

为了解决以上整流问题，有以下两种解决途径：一种为在交流侧增加谐波补偿装置，但是在某些场合下，滤波装置和整流器的功率等级是非常接近的，这种情况不仅将增加系统损耗，而且降低了系统的可靠性［4-5］；另一种方法是改变整流器的拓扑结构来达到尽可能减少谐波的目的，这也是减少谐波的一种基本方法。传统的拓扑结构主要为高频脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）整流和多脉波整流，对于这两种结构，高频PWM 整流具有相对复杂的驱动电路，而且对于高功率设备而言，拥有一定的局限性［6-7］；……