2022年11月30日，神舟十五號(hào)載人飛船順利與“T”字構(gòu)型空間站組合體交會(huì)對(duì)接。此時(shí)，空間站組合體首次形成了三艙三船的構(gòu)型。如此大型的組合體，要實(shí)現(xiàn)正常在軌運(yùn)行，艙段的供電管理十分重要。
空間站由天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙這三個(gè)超大型航天器組成，供電方式復(fù)雜，用電需求大，采用了單艙獨(dú)立供電和組合體并網(wǎng)供電兩種模式。
(資料圖片)
當(dāng)航天器太陽(yáng)能帆板受空間位置、軌道姿態(tài)等的影響出現(xiàn)遮擋，不足以滿足自身負(fù)載功率需求時(shí)，就需要組合體間相互并網(wǎng)來(lái)解決大型組合體中不同艙段的能源調(diào)配問(wèn)題。
為此，空間站供配電單機(jī)的研制單位開(kāi)展了并網(wǎng)控制器的研制和攻關(guān)工作，實(shí)現(xiàn)空間站三艙之間、空間站與神舟載人飛船以及天舟貨運(yùn)飛船等來(lái)訪飛行器之間的能源系統(tǒng)并網(wǎng)控制，是空間站組合體大能源系統(tǒng)的“供電管家”。
在空間站建造任務(wù)中，研制人員共為空間站能源系統(tǒng)提供3類(lèi)6臺(tái)并網(wǎng)供電設(shè)備，分別為并網(wǎng)控制器I、并網(wǎng)控制器II和并網(wǎng)控制器III，“三兄弟”皆“居住”在空間站核心艙內(nèi)。
其中，“老大”（并網(wǎng)控制器I）負(fù)責(zé)空間站天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三艙之間的并網(wǎng)供電控制，“老二”（并網(wǎng)控制器II）負(fù)責(zé)空間站與貨運(yùn)飛船之間雙向并網(wǎng)供電控制，“老三”（并網(wǎng)控制器III）負(fù)責(zé)空間站與載人船之間并網(wǎng)供電。“三兄弟”分工明確、責(zé)任清楚，把空間站三艙、貨運(yùn)飛船以及載人飛船的能源系統(tǒng)通過(guò)并網(wǎng)形成一個(gè)大型的能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)組合體間的能源智能調(diào)配和故障重構(gòu)。
相較于其他星載電源產(chǎn)品，“三兄弟”具有功率最大、功能最復(fù)雜、工作模式最多、控制方式智能化、可靠性要求高等特點(diǎn)，是研制人員在五十多年宇航電源研制基礎(chǔ)上打造的核心電源產(chǎn)品。
為了保障空間站能源系統(tǒng)的可靠工作，研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了大量調(diào)研、理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證等工作，在原理樣機(jī)、試驗(yàn)件、電性件、鑒定件以及正樣件的研制過(guò)程中突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
為避免并網(wǎng)接入、退出瞬間產(chǎn)生的電流沖擊和電壓尖峰對(duì)能源系統(tǒng)的影響，保證空間站組合體電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，并網(wǎng)控制器采用“并網(wǎng)柔性接入退出、遠(yuǎn)程電壓控制”等技術(shù)，按照對(duì)接艙體實(shí)際供電電壓，智能調(diào)節(jié)并網(wǎng)控制器輸出電壓，使各單艙能源系統(tǒng)與組合體能源系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)“柔性”并網(wǎng)，從而保證各能源系統(tǒng)可靠并網(wǎng)。
此外，并網(wǎng)控制器還采用“高壓大功率DC/DC變換”、“雙向雙模式并網(wǎng)控制”、“短路檢測(cè)和過(guò)載保護(hù)”等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可保證“三兄弟”當(dāng)好空間站三艙能源系統(tǒng)的“并網(wǎng)管家”，同時(shí)還要承擔(dān)來(lái)訪飛行器“兼職并網(wǎng)管家”的重任，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛船、載人飛船在軌并網(wǎng)，為我國(guó)空間站能源系統(tǒng)保駕護(hù)航。
面對(duì)我國(guó)載人航天工程后續(xù)任務(wù)，航天工作者們將加快腳步，加大預(yù)先研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的力度，為完成后續(xù)航天器產(chǎn)品研制工作繼續(xù)貢獻(xiàn)力量！
來(lái)源/中國(guó)空間技術(shù)研究院
標(biāo)簽： 神舟十五號(hào) 載人飛船 載人航天工程 天和核心艙 問(wèn)天實(shí)驗(yàn)
