首级电力系统：车辆、航海、航空和航天运载工具的利好

空间站首级电力系统最基本的部件是所谓的“电力通道”，它是包含太阳能阵列在内的硬件集合。除太阳能阵列外，它还包括顺序分流单元（SSU）、Beta万向节装置（BGA）、电子控制单元（ECU）、BCDU等。图7-3所示为PV模块基本的功率流向图。

从图7-3可以看到，电力系统包含一个首级电力系统和次级电力系统。一般，首级电力系统有以下三种功能：

1）首级发电；

2）首级储电；

3）首级配电。

首级发电涉及太阳能到电能的变换以及电能的调节。如图7-3所示，SSU的主要功能是从PV阵列获取电能并将首级母线电压保持在直流160V。但是使用首级电能设备的设计运行电压高于160V，通常在直流130～173V^［3］。图7-3中Alpha和Beta万向节用来旋转太阳板阵列，使其总是朝着太阳的方向，以向空间站提供最大电力。

首级储电功能是通过前面所讲的可再充电Ni-H₂电池实现的。每一个电池模块都有其自身的电池充放电单元（BCDU），从而保证各自的充电状态（SOC）。

从图7-3可以看到，在轨道能被太阳照射时，直流开关单元（DCSwitching Unit，DCSU）通过首级母线将电能从PV阵列传送给国际空间站。此外，DCSU也将从PV阵列获取的电能传送给Ni-H₂电池对其进行充电。(www.xing528.com)

在图7-3所示的首级发电部分，基本由硅制成的太阳能电池将太阳能转化为电能，其转换效率接近15％^［4］。PV阵列的I-V曲线及负载曲线如图7-4所示。

图7-3 国际空间站电力系统PV模块基本功率流向图

在图7-4中，负载曲线以虚线表示，它与PV阵列特性曲线有两个交点。这两个交点代表运行工作点。图7-3中的SSU采用固态开关，以20kHz的频率进行通断，将从单个阵列获取的电能动态地分流以满足负载需求。同时，SSU还要将阵列的响应保持在一个较低的运行点^［4］。DDCU除了为首级与次级系统提供一个20dB的隔离外，还将电压降低到120V。

图7-4 典型PV阵列曲线及负载曲线