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空间太阳能电站高压功率变换关键技术研究

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针对空间太阳能电站高效率、高功率密度和高可靠性高压电能变换、超大功率电力传输与管理的需求，本文以空间高压大功率电力变换系统的电路拓扑、结构优化设计以及高压固态断路器为研究对象，首先分析了常见的空间太阳能电站的电源管理和分配方式，提出一种新型混合式电源系统结构，构建了适用于空间太阳能电池阵的电力传输母线结构，并提出采用模块化多变换器串并联组合策略，实现了太阳能电池分阵和子阵高变比、低损耗、高功率密度的大功率电力变换和高效率的功率输出。提出一种新型软开关隔离全桥变换器，并进行变换器模块化磁集成研究、空间温度场分析和散热设计研究，仿真和实验样机验证了该方案可以实现高效率高压变换，最后，针对没有可适用于宇航的高压开关器件的问题，提出了一种基于低压开关器件模块化串并联的高压固态断路器理论，实现了空间电站高压继电器的设计，为进一步开展空间大功率高压电力变换系统的优化设计，提供了理论基础和工程实践，推动了大功率空间发电站电力变换与电源管理的发展。