太陽(yáng)電池陣電源系統(tǒng)

　　用單體太陽(yáng)電池組成方陣將光能轉(zhuǎn)換成電能的電源系統(tǒng)。通常將太陽(yáng)電池陣、蓄電池組和電源控制設(shè)備一起組成一種混合式的太陽(yáng)電池陣－蓄電池組電源系統(tǒng)給航天器供電，用蓄電池組把部分電能貯存起來(lái)，供太陽(yáng)電池陣不發(fā)電或需求功率超過(guò)它的輸出功率時(shí)使用。

　　太陽(yáng)電池陣

　　多個(gè)帶蓋片的單體太陽(yáng)電池按供電要求以串、并聯(lián)方式組成太陽(yáng)電池陣方陣。太陽(yáng)電池的鋪設(shè)方式主要有疊瓦式和平鋪式兩種。疊瓦式的單體電池交疊連接，方陣面積利用率高，但難以維修。平鋪式連接應(yīng)用較普遍，在兩單體電池間留有間隙，用于安置互連條。互連后的電池組件敷設(shè)在方陣基板上（見(jiàn)航天器結(jié)構(gòu)）?；迕婷芏葹?.7～5公斤/平方米。方陣以體裝式或展開式安裝在航天器上。體裝式方陣壽命初期的比功率為8.2瓦/公斤、28.8瓦/平方米。剛性展開式對(duì)日定向方陣壽命初期的比功率為26.6瓦/公斤、94.3瓦/平方米。柔性卷式方陣的比功率達(dá)44瓦/公斤。砷化鎵電池能在高溫和高光強(qiáng)下工作，用它制成的聚光太陽(yáng)電池陣在用于深空飛行時(shí)可望與放射性同位素溫差發(fā)電器媲美。

　　蓄電池組

　　鎘鎳蓄電池組具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，大多數(shù)太陽(yáng)電池陣－蓄電池組電源系統(tǒng)用它作為貯能裝置。這種電池的比能量為30～40瓦·時(shí)/公斤，采用電化學(xué)浸漬工藝制造的輕質(zhì)電池的比能量可達(dá)50瓦·時(shí)/公斤。鎘鎳電池在深放電時(shí)循環(huán)壽命只有幾百次，淺放電時(shí)可達(dá)數(shù)萬(wàn)次。電池組工作溫度對(duì)性能也有很大影響。鎘銀蓄電池組僅用于要求超凈磁的場(chǎng)合，循環(huán)壽命只有鎘鎳電池的1/10，在航天器中應(yīng)用較少。鎳氫蓄電池與鎘鎳電池相比，耐過(guò)充電和過(guò)放電能力較強(qiáng)、工作壽命長(zhǎng)、比能量約高50%，但體積約大一倍。正在研究的氫銀蓄電池、鈉硫蓄電池、鋰蓄電池和再生氫氧燃料電池的比能量將為現(xiàn)有電池的2～10倍。

　　電源控制設(shè)備

　　用于將太陽(yáng)電池陣和蓄電池組連接成一個(gè)完整的電源系統(tǒng)。它的主要功能是：

　?、僬{(diào)節(jié)電源功率：方陣輸出功率在壽命初期和末期變化很大，同時(shí)隨軌道、溫度、負(fù)載而變化。用電源控制器使方陣多余功率自身消耗在部分方陣或外接負(fù)載上，使電源母線電壓控制在預(yù)定范圍內(nèi)?？刂破髦饕写?lián)耗散型調(diào)節(jié)器，串聯(lián)開關(guān)調(diào)節(jié)器和分流調(diào)節(jié)器（或限制器）三類。

　?、谛铍姵亟M充電控制與保護(hù)：電源控制器給蓄電池組充電過(guò)程中用溫度、壓力傳感器、信號(hào)電極、電量計(jì)等的信號(hào)來(lái)控制蓄電池組的充電率，防止過(guò)充電。

　?、坌铍姵亟M放電控制與保護(hù)：當(dāng)太陽(yáng)電池陣不能發(fā)電或輸出功率不能滿足要求時(shí)，電源控制器自動(dòng)切換到蓄電池組供電狀態(tài)。在蓄電池組放電過(guò)程中，負(fù)載增大或個(gè)別單體電池失效會(huì)造成放電電壓過(guò)低，電源控制器通過(guò)切換單體電池、切換電池組、改變負(fù)載等手段防止蓄電池組過(guò)放電。