我国交会对接任务中航天器电源设计与应用
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飞 船 能源 系统 。在 交会 任 务 中 ， 高 低 压 电源 分 系 统
务中， 天宫一号 目标飞行器先后成功与神舟八号 、 神
舟九 号 载人 运输 飞船 完成 了空 间交 会 对接 ，标志 着
我 国空 间交 会对 接 技术 取得 重大 突破 ，为建 造 运 营 空 间站 迈 出了关键 的一 步 。
３ ． １研 制任务 总 要求
在满足总体质量 、 包络 、 寿命等约束条件下 ， 研 制出供电能力 ３ ． ５ ｋ Ｗ的Ｉ Ｏ Ｏ Ｖ高压母线 电源分系统
的供 电 能力 、 母 线 电压 、 可 靠 性 等 各 项 功 能 指 标 均
满足总体要求 ， 并成功参 与完成 了两航 天器 电源并
网试 验 。交会 对 接任 务 电源 分 系统 的应 用技 术成 果 为 后续 空 间站 工程 的研制 积 累 了宝 贵经 验 。
作 为航 天器 平 台 的主要 组成 部 分之 一 ，电源分 系统 是完 成 空间 交会 对接 任务 的基 本保 障 。交 会 对
次， 太 阳电池翼需经受频繁 的高低温冲击 ； 充放电次
数 多对蓄 电池 的工作 寿命也 提 出更大 挑战 。 ③ 复 杂工况 载荷 设计 目标 飞行 器 任务 期 间 内需 经 历 发射 、 变轨 、 多 次 对接 及 分离 等工 况 ，载 荷输 入较 复 杂 ，对太 阳 电池
３ 研 制 工 作 情 况
第 ３期
王娜 等 ： 我 国交会对接任务中航天器电源设计与应用
５ ３
达到 ３ ． ５ ｋ Ｗ， 峰值 达到 ６ ｋ ｗ， 为 国 内 首 次 自主研 发 的 低轨 Ｉ Ｏ Ｏ Ｖ高压 母 线 ，也 是 国 内低 轨 功 率 最 大 的
电 源分 系统 。
期 短 ，一年 内进 出 阴影 的工作切 换循 环次 数达 ５ ８ ４ ０
接任务中电源分系统包含高压 的目标航天器电源分
系统 和低 压 的载 人 飞船 电源分 系统 ，实现 了国 内首 次 高低 压两 种体 制 电源 分 系统 的联合 应 用 。 目标 飞
行 器 电源 分系 统为 适应 载人 航 天器轨 道 的特 殊 环境
２ 国 内外 应 用 情 况
目前 ， 国外 母 线 体 制 在低 轨 仅 有 美 国应 用 了 国 际空 间站上 的 １ ２ ０ ～ １ ６ ０ Ｖ母 线 ，高 轨 则 主要 是 阿 尔 卡特 公 司 专 为 高轨 卫 星设 计 的 Ｓ Ｂ ４ ０ ０ ０电源 系 统 平 台； 俄 罗 斯 和 欧洲 中低 轨 航 天器 在 平 均 负 载 功率 达 到 ８ ０ ０ ０ Ｗ 时也 还 采 用 ５ ０ Ｖ 以下 的母 线 体 制 。 欧洲 和Ｅ ｔ 本 目前 无 高压 电源应 用 。天 宫一 号 目标 飞行器 应 用 的低 轨 高 压 大 功 率 电源 技 术 的 母 线 额 定 功 率
统方案 ； 载人 飞 船 电 源分 系统 则 充 分 继 承载 人 航 天
工程 第 一 步 的 成熟 技 术 ， 并 在 此 基 础 上 提高 了供 电 能力 ， 安 全性 、 可靠 性 、 并 网技 术 等 得 到 了充分 的验 证， 形 成 了适 用 于后 续 空 间 站工 程 的标 准 系 列 载人
和长 寿命 大功 率要 求 ， 同 时为 了兼顾 后续 技 术发 展 ， 采用 半 刚性 帆板 、 三结 砷化 镓 太 阳电池 片 、 氢镍 电池 组、 高压 母线 等新 技 术 ， 解 决 了 电源系 统低 轨高 压 安
全性可靠性 、 大功率设计 、 长寿命设计等难题 ， 确定
了适 用 于载 人 空 间实验 室及 空 间站 的新 一代 能源 系
验 证 ；载人 飞船 电源分 系统 为低 压 电源分 系统 ，以载人航 天安 全性 、可靠 性 为设 计 重 点 ，充 分 试验 验证 了 多种 类 电源并 网、 多机 组 并 网等技 术 。 交会 对接 任 务 实践证 明 ， 电源分 系统 的 供 电能 力、 可靠性 等 各 项功 能指 标 均 满足 工程 及 系统 总体要 求 ，相 关应 用技 术 成 果有 助 于 空
摘 要 我 国 交会 对接任 务 中 ，电源 分 系统 实现 了 目标 飞行 器 电源分 系统和 载 人 飞船 电
源分 系统 首 次 高低 压 两种 体 制 电 源分 系统 的联 合应 用 。 目标 飞行 器 电源 分 系统 为 国 内首 个低
轨 高压 电 源分 系统 ，突破 了低轨 高压 防护 、 半 刚性 太 阳电池 翼 、低轨 长寿 氢镍 电池 等 关键 技 术 ，确 定 了 电源分 系统 技 术方 案 、解 决 了低轨 高压安 全 性设 计 难题 ，完成 了产品研 制和 试验
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ 一 Ｏ １ — １ ４ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ 王娜（ １ ９ ７ ７ 一 ） ， 女， 学士 ， 高级工程师 ， 主要从事空间 电源系统设 计研究工作 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｗ ｎ ８ ０ ５ ＠ｈ ｏ ｔ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ
间站 工程研 制 。
关键词 目标航 天 器 ；载人 飞船 ；电潺分 系统 ；交会 对接
中图分类号：Ｖ ４ ２ ３ ． ４ ＋ ４ Ｖ ５ ２ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号：１ ６ ７ ４ — ５ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ － ０ ０ ０ １ － ０ ６
１ 引 言
我 国首次 自主交会 对 接和 首次 载人 交会 对 接 任
Ｖｏ １ ．１ ９ Ｎｏ ．３ ５２
载 人 航 天
第１ ９ 卷 第３ 期
２ ０ １ ３年 ５月
我 国交会对接任务 中航天器 电源设计 与应用
王 娜 ， 一 ，黄 峥 ，马季 军 ，陈启 忠 ，田 源
（ １ 上 海 空间 电源研 究所 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ５ ； ２华东理 工大 学 商学院 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ ）
务中， 天宫一号 目标飞行器先后成功与神舟八号 、 神
舟九 号 载人 运输 飞船 完成 了空 间交 会 对接 ，标志 着
我 国空 间交 会对 接 技术 取得 重大 突破 ，为建 造 运 营 空 间站 迈 出了关键 的一 步 。
３ ． １研 制任务 总 要求
在满足总体质量 、 包络 、 寿命等约束条件下 ， 研 制出供电能力 ３ ． ５ ｋ Ｗ的Ｉ Ｏ Ｏ Ｖ高压母线 电源分系统
的供 电 能力 、 母 线 电压 、 可 靠 性 等 各 项 功 能 指 标 均
满足总体要求 ， 并成功参 与完成 了两航 天器 电源并
网试 验 。交会 对 接任 务 电源 分 系统 的应 用技 术成 果 为 后续 空 间站 工程 的研制 积 累 了宝 贵经 验 。
作 为航 天器 平 台 的主要 组成 部 分之 一 ，电源分 系统 是完 成 空间 交会 对接 任务 的基 本保 障 。交 会 对
次， 太 阳电池翼需经受频繁 的高低温冲击 ； 充放电次
数 多对蓄 电池 的工作 寿命也 提 出更大 挑战 。 ③ 复 杂工况 载荷 设计 目标 飞行 器 任务 期 间 内需 经 历 发射 、 变轨 、 多 次 对接 及 分离 等工 况 ，载 荷输 入较 复 杂 ，对太 阳 电池
３ 研 制 工 作 情 况
第 ３期
王娜 等 ： 我 国交会对接任务中航天器电源设计与应用
５ ３
达到 ３ ． ５ ｋ Ｗ， 峰值 达到 ６ ｋ ｗ， 为 国 内 首 次 自主研 发 的 低轨 Ｉ Ｏ Ｏ Ｖ高压 母 线 ，也 是 国 内低 轨 功 率 最 大 的
电 源分 系统 。
期 短 ，一年 内进 出 阴影 的工作切 换循 环次 数达 ５ ８ ４ ０
接任务中电源分系统包含高压 的目标航天器电源分
系统 和低 压 的载 人 飞船 电源分 系统 ，实现 了国 内首 次 高低 压两 种体 制 电源 分 系统 的联合 应 用 。 目标 飞
行 器 电源 分系 统为 适应 载人 航 天器轨 道 的特 殊 环境
２ 国 内外 应 用 情 况
目前 ， 国外 母 线 体 制 在低 轨 仅 有 美 国应 用 了 国 际空 间站上 的 １ ２ ０ ～ １ ６ ０ Ｖ母 线 ，高 轨 则 主要 是 阿 尔 卡特 公 司 专 为 高轨 卫 星设 计 的 Ｓ Ｂ ４ ０ ０ ０电源 系 统 平 台； 俄 罗 斯 和 欧洲 中低 轨 航 天器 在 平 均 负 载 功率 达 到 ８ ０ ０ ０ Ｗ 时也 还 采 用 ５ ０ Ｖ 以下 的母 线 体 制 。 欧洲 和Ｅ ｔ 本 目前 无 高压 电源应 用 。天 宫一 号 目标 飞行器 应 用 的低 轨 高 压 大 功 率 电源 技 术 的 母 线 额 定 功 率
统方案 ； 载人 飞 船 电 源分 系统 则 充 分 继 承载 人 航 天
工程 第 一 步 的 成熟 技 术 ， 并 在 此 基 础 上 提高 了供 电 能力 ， 安 全性 、 可靠 性 、 并 网技 术 等 得 到 了充分 的验 证， 形 成 了适 用 于后 续 空 间 站工 程 的标 准 系 列 载人
和长 寿命 大功 率要 求 ， 同 时为 了兼顾 后续 技 术发 展 ， 采用 半 刚性 帆板 、 三结 砷化 镓 太 阳电池 片 、 氢镍 电池 组、 高压 母线 等新 技 术 ， 解 决 了 电源系 统低 轨高 压 安
全性可靠性 、 大功率设计 、 长寿命设计等难题 ， 确定
了适 用 于载 人 空 间实验 室及 空 间站 的新 一代 能源 系
验 证 ；载人 飞船 电源分 系统 为低 压 电源分 系统 ，以载人航 天安 全性 、可靠 性 为设 计 重 点 ，充 分 试验 验证 了 多种 类 电源并 网、 多机 组 并 网等技 术 。 交会 对接 任 务 实践证 明 ， 电源分 系统 的 供 电能 力、 可靠性 等 各 项功 能指 标 均 满足 工程 及 系统 总体要 求 ，相 关应 用技 术 成 果有 助 于 空
摘 要 我 国 交会 对接任 务 中 ，电源 分 系统 实现 了 目标 飞行 器 电源分 系统和 载 人 飞船 电
源分 系统 首 次 高低 压 两种 体 制 电 源分 系统 的联 合应 用 。 目标 飞行 器 电源 分 系统 为 国 内首 个低
轨 高压 电 源分 系统 ，突破 了低轨 高压 防护 、 半 刚性 太 阳电池 翼 、低轨 长寿 氢镍 电池 等 关键 技 术 ，确 定 了 电源分 系统 技 术方 案 、解 决 了低轨 高压安 全 性设 计 难题 ，完成 了产品研 制和 试验
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ 一 Ｏ １ — １ ４ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ 王娜（ １ ９ ７ ７ 一 ） ， 女， 学士 ， 高级工程师 ， 主要从事空间 电源系统设 计研究工作 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｗ ｎ ８ ０ ５ ＠ｈ ｏ ｔ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ
间站 工程研 制 。
关键词 目标航 天 器 ；载人 飞船 ；电潺分 系统 ；交会 对接
中图分类号：Ｖ ４ ２ ３ ． ４ ＋ ４ Ｖ ５ ２ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号：１ ６ ７ ４ — ５ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ － ０ ０ ０ １ － ０ ６
１ 引 言
我 国首次 自主交会 对 接和 首次 载人 交会 对 接 任
Ｖｏ １ ．１ ９ Ｎｏ ．３ ５２
载 人 航 天
第１ ９ 卷 第３ 期
２ ０ １ ３年 ５月
我 国交会对接任务 中航天器 电源设计 与应用
王 娜 ， 一 ，黄 峥 ，马季 军 ，陈启 忠 ，田 源
（ １ 上 海 空间 电源研 究所 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ５ ； ２华东理 工大 学 商学院 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ ）