解决首颗大气环境专用监测卫星用电难题 航天八院811所有“法宝”

“作为我国首颗大气环境专用监测卫星，大气环境监测卫星备受国内国外关注。811所研制的电源分系统针对该颗星的用电特点和难点，提出了最合适的解决方案。”在世界首颗激光二氧化碳探测卫星——大气环境监测卫星发射成功之际，中国航天科技集团八院811所大气环境监测卫星电源分系统指挥张利群日前受访时如是分析。

大气环境监测卫星效果图

搞定“挑剔”的用户

作为国际首次同时采用主动激光、多角度、偏振、多光谱和高光谱等多种探测手段，实现对大气环境高精度综合探测的卫星，大气环境监测卫星上配置了5台有效载荷。其中，开展主动激光探测手段的大气探测激光雷达，是位“挑剔”的用户。

张利群介绍，“大气探测激光雷达具有低频大功率脉动的特点。工作重复频率20赫兹，将在0.4毫秒内消耗约6万瓦能量。我们要在剩下的时间内迅速将电补充到位，确保卫星正常开展工作。”

针对这位“挑剔”的用户，中国航天科技集团八院811所研制人员量身打造、首次应用100伏电源变换器，可以在50毫秒内以恒流恒压的方式为大气探测激光雷达快速充电。

“用电0.4毫秒，充电50毫秒，一秒钟内重复20次这样的动作。而目前在轨卫星的充电时间周期大多是60分钟左右。” 中国航天科技集团八院811所大气环境监测卫星电源主管设计师李小春解释。

大气探测激光雷达，不仅是位“挑剔”的用户，其“埋头工作”时，很容易“干扰”到“邻居”。“低频大功率脉动的工作特点是电流忽大忽小，整个电源平台的电压也就相应地忽低忽高，会影响到其他载荷的稳定用电”，李小春介绍。

据悉，中国航天科技集团八院研制人员通过降低系统的动态响应，配合多次整星联试，使用100伏电源变换器降低电流反射纹波，从20多安培抑制到2安培以内，让整星的所有载荷用户用电“用的满意”、“用的舒适”。

探测卫星电源的秘密

中国航天科技集团八院811所大气环境监测卫星电源分系统主任设计师徐刚介绍，首颗大气环境专用监测卫星为八院低轨遥感卫星领域首次应用42伏全调节母线平台，使用了更高光电转换效率的太阳电池，它们与高比能锂离子蓄电池一起，构成强大的电源系统，为卫星提供可靠、充足的不间断发电。

与此同时，为全球首台大气探测激光雷达配套的100伏电源变换器，实现了将42伏母线全隔离升压变换至100伏，并实现了载荷用电变换效率大于92%，减少了整星热控、用电等资源。为首颗大气环境专用监测卫星量身打造的电源分系统，获得了多项国家发明专利授权。

此外，中国航天科技集团八院研制团队根据激光载荷的需求，通过增加载荷在轨自主可调功率，满足了载荷八年在轨工作期间探测信号的稳定性及一致性。为提高卫星在轨用电可靠性，研制人员升级了传统主份电源供主份载荷、备份电源供备份载荷的供电方式，在此基础上，主份电源可为备份载荷供电，备份电源也可为主份载荷供电，为卫星用电上了“双保险”。细心的研制人员甚至考虑到了后级负载异常的情况，让 100伏电源变换器限流输出，确保了整个卫星平台用电不受影响。

（余娜）

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