太阳电池阵电源系统

用于将光能转换成电能的电源系统

用单体太阳电池组成方阵将光能转换成电能的电源系统。通常将太阳电池阵、蓄电池组和电源控制设备一起组成一种混合式的太阳电池阵－蓄电池组电源系统给航天器供电，用蓄电池组把部分电能贮存起来，供太阳电池阵不发电或需求功率超过它的输出功率时使用。

太阳电池阵

多个带盖片的单体太阳电池按供电要求以串、并联方式组成太阳电池阵方阵。太阳电池的铺设方式主要有叠瓦式和平铺式两种。叠瓦式的单体电池交叠连接，方阵面积利用率高，但难以维修。平铺式连接应用较普遍，在两单体电池间留有间隙，用于安置互连条。互连后的电池组件敷设在方阵基板上（见航天器结构）。基板面密度为2.7～5公斤/平方米。方阵以体装式或展开式安装在航天器上。体装式方阵寿命初期的比功率为8.2瓦/公斤、28.8瓦/平方米。刚性展开式对日定向方阵寿命初期的比功率为26.6瓦/公斤、94.3瓦/平方米。柔性卷式方阵的比功率达44瓦/公斤。砷化镓电池能在高温和高光强下工作，用它制成的聚光太阳电池阵在用于深空飞行时可望与放射性同位素温差发电器媲美。

蓄电池组

镉镍蓄电池组具有较长的循环寿命，大多数太阳电池阵－蓄电池组电源系统用它作为贮能装置。这种电池的比能量为30～40瓦·时/公斤，采用电化学浸渍工艺制造的轻质电池的比能量可达50瓦·时/公斤。镉镍电池在深放电时循环寿命只有几百次，浅放电时可达数万次。电池组工作温度对性能也有很大影响。镉银蓄电池组仅用于要求超净磁的场合，循环寿命只有镉镍电池的1/10，在航天器中应用较少。镍氢蓄电池与镉镍电池相比，耐过充电和过放电能力较强、工作寿命长、比能量约高50%，但体积约大一倍。正在研究的氢银蓄电池、钠硫蓄电池、锂蓄电池和再生氢氧燃料电池的比能量将为现有电池的2～10倍。

电源控制设备

用于将太阳电池阵和蓄电池组连接成一个完整的电源系统。它的主要功能是：

①调节电源功率：方阵输出功率在寿命初期和末期变化很大，同时随轨道、温度、负载而变化。用电源控制器使方阵多余功率自身消耗在部分方阵或外接负载上，使电源母线电压控制在预定范围内。控制器主要有串联耗散型调节器，串联开关调节器和分流调节器（或限制器）三类。

②蓄电池组充电控制与保护：电源控制器给蓄电池组充电过程中用温度、压力传感器、信号电极、电量计等的信号来控制蓄电池组的充电率，防止过充电。

③蓄电池组放电控制与保护：当太阳电池阵不能发电或输出功率不能满足要求时，电源控制器自动切换到蓄电池组供电状态。在蓄电池组放电过程中，负载增大或个别单体电池失效会造成放电电压过低，电源控制器通过切换单体电池、切换电池组、改变负载等手段防止蓄电池组过放电。

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