图书介绍
航天器电源系统技术概论 上pdf电子书版本下载
- 李国欣主编 著
- 出版社： 北京：中国宇航出版社
- ISBN：9787802184022
- 出版时间：2008
- 标注页数：598页
- 文件大小：31MB
- 文件页数：623页
- 主题词：航天器－电源
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图书目录
第一篇 电源系统 3
第1章 绪论 3
1.1 定义和功能 5
1.2 分类和组成 5
1.2.1 分类 5
1.2.2 组成 6
1.3 供电系统 7
1.3.1 主电源 7
1.3.2 储能电源 13
1.3.3 电源控制设备 16
1.4 配电系统 20
1.5 太阳电池阵—蓄电池组电源系统 22
1.6 空间电源的应用 23
参考文献 28
第2章 太阳辐射和太空环境 29
2.1 太空环境的概念 29
2.1.1 行星际空间环境 29
2.1.2 行星际空间中的高能粒子环境 34
2.1.3 太阳电磁辐射 47
2.2 地球空间环境 54
2.2.1 地球引力场 55
2.2.2 高层大气和原子氧 56
2.2.3 地磁场 60
2.2.4 到达地球空间的银河宇宙线 65
2.2.5 到达地球空间的太阳宇宙线 70
2.2.6 地球辐射带 73
2.2.7 地球电离层 77
2.2.8 等离子体层 80
2.2.9 微流星体环境 81
2.2.10 空间碎片 83
2.2.11 到达地球空间的太阳电磁辐射 86
2.2.12 地气系统反照和热辐射 87
2.2.13 航天器的轨道 89
2.3 空间环境对航天器的影响 94
2.3.1 概述 94
2.3.2 对电源分系统的影响 99
参考文献 109
第3章 航天器电源系统研制程序 111
3.1 概述 111
3.2 可行性论证阶段 111
3.3 方案阶段 112
3.4 初样研制阶段 115
3.5 正样研制阶段 118
3.6 使用改进阶段 120
参考文献 121
第4章 电源系统设计和计算 122
4.1 电源系统设计准则 122
4.2 电源系统设计步骤 124
4.3 航天器总体对电源系统的设计要求 128
4.3.1 飞行任务要求 129
4.3.2 供电要求 129
4.3.3 寿命和可靠性要求 132
4.3.4 质量和体积 132
4.3.5 航天器总体和电源系统设计相互制约的因素 132
4.3.6 电磁兼容性及防辐射、防静电要求 136
4.3.7 互换性和维修性要求 136
4.3.8 安全性要求 137
4.3.9 环境试验要求 137
4.3.10 研制经费要求 137
4.4 电源系统的拓扑结构 137
4.4.1 能量传输方式的影响 138
4.4.2 母线电压调节方式的影响 142
4.4.3 电源控制方式的影响 146
4.4.4 太阳电池阵布阵方式的影响 149
4.4.5 母线电压的选择 149
4.4.6 母线数量的影响 152
4.5 电源系统设计方案和计算 154
4.5.1 设计依据 154
4.5.2 母线配置 155
4.5.3 硬件配置 156
4.5.4 蓄电池组设计和计算 161
4.5.5 太阳电池阵设计和计算 163
4.5.6 电源控制设备设计和计算 169
4.5.7 能量平衡分析 173
4.5.8 1+6+2可靠性专题设计 177
4.5.9 编制符合表 191
参考文献 193
第5章 电源系统测试 194
5.1 测试要求 194
5.1.1 电性能测试要求 195
5.1.2 测试阶段和环境要求 195
5.1.3 测试设备要求 195
5.2 测试系统组成 196
5.2.1 测试设备组成 196
5.2.2 航天器供电设备功能 197
5.2.3 电源测试系统设备配置 197
5.3 电源系统测试程序 200
5.3.1 测试框图 200
5.3.2 电源测试程序步骤 201
5.3.3 测试内容 202
5.4 电源系统参数测试方法 207
5.5 电源系统测试数据分析 208
参考文献 214
第6章 GEO航天器电源系统设计举例 215
6.1 GEO航天器电源系统特点 215
6.2 风云2号卫星电源系统 218
6.2.1 设计要求 220
6.2.2 系统设计 221
6.2.3 太阳电池阵设计 221
6.2.4 蓄电池组设计 225
6.2.5 电源控制设备设计 227
6.3 国际通信卫星V电源系统 230
6.3.1 设计要求 230
6.3.2 系统设计 231
6.3.3 太阳电池阵设计 232
6.3.4 蓄电池组设计 235
6.3.5 电源控制设备设计 236
6.3.6 功率估算与特征 242
6.4 国际通信卫星ⅦA电源系统 245
6.4.1 设计要求 245
6.4.2 系统设计 246
6.4.3 太阳电池阵设计 248
6.4.4 蓄电池组设计 256
6.4.5 电源控制设备设计 260
参考文献 272
第7章 LEO航天器电源系统设计举例 273
7.1 LEO航天器电源系统特点 273
7.2 国外LEO航天器电源系统 274
7.2.1 德俄合作的低轨道Champ卫星 274
7.2.2 法国低轨道Pleiades卫星 279
7.3 LEO航天器电源系统设计举例 281
7.3.1 电源系统设计要求 282
7.3.2 系统设计 283
7.3.3 太阳电池阵设计 284
7.3.4 蓄电池组设计 287
7.3.5 电源控制设备设计 290
参考文献 298
第8章 载人航天器电源系统设计举例 299
8.1 载人航天器电源系统特点 299
8.2 国外载人航天器电源系统 300
8.2.1 俄联盟号飞船 300
8.2.2 美国阿波罗飞船 303
8.2.3 国际空间站 304
8.3 载人飞船电源系统设计举例 308
8.3.1 任务、指标要求 308
8.3.2 系统设计 309
8.3.3 太阳电池阵 311
8.3.4 太阳电池阵对日定向子系统 312
8.3.5 储能蓄电池组设计 313
8.3.6 电源控制设备设计 314
8.3.7 系统仿真及故障对策 316
8.3.8 飞行试验结果 319
参考文献 321
第9章 航天器电源系统飞行故障分析 322
9.1 航天器电源系统故障及危害 322
9.2 太阳电池阵机构故障分析 324
9.3 太阳电池阵电池电路故障 326
9.4 蓄电池组故障分析 329
9.5 电源线短路、开路故障分析 331
参考文献 332
第二篇 太阳电池阵 335
第10章 航天器主电源 335
10.1 概述 335
10.2 航天器对太阳电池阵的要求 335
10.3 太阳电池的发展概貌 338
10.3.1 太阳电池发电机理 338
10.3.2 太阳电池性能参数 338
10.3.3 太阳电池的分类及命名 341
10.3.4 硅太阳电池 344
10.3.5 砷化镓太阳电池 346
10.3.6 薄膜太阳电池 350
10.4 太阳电池阵的发展概貌 356
参考文献 362
第11章 硅太阳电池 363
11.1 概述 363
11.2 硅太阳电池发电理论 368
11.2.1 硅太阳电池模型 368
11.2.2 光电流 372
11.2.3 光电压 377
11.2.4 电池效率 378
11.2.5 电池参数模拟分析 396
11.3 硅太阳电池制造 398
11.3.1 空间太阳电池 398
11.3.2 地面太阳电池 410
11.4 高效硅太阳电池的结构和制造 417
11.4.1 高效电池结构 417
11.4.2 高效电池主要工艺参数估算 430
11.4.3 高效电池效率模拟仿真 437
11.4.4 高效电池制造流程 438
11.5 硅太阳电池的发展趋势 439
参考文献 441
第12章 砷化镓太阳电池 444
12.1 概述 444
12.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体材料的基本性质 451
12.2.1 二元化合物 454
12.2.2 三元固溶体 464
12.2.3 四元固溶体 468
12.3 单结砷化镓太阳电池结构和制造 471
12.3.1 发展历程 471
12.3.2 物理基础 474
12.3.3 极限效率 481
12.3.4 电池结构 486
12.3.5 电池制造 488
12.3.6 可靠性分析 495
12.4 双结叠层砷化镓太阳电池 508
12.5 三结叠层砷化镓太阳电池 514
12.5.1 发展历程 514
12.5.2 物理基础 519
12.5.3 极限效率 522
12.5.4 电池结构 532
12.5.5 电池制造 538
12.5.6 电池的可靠性研究 547
12.5.7 电池性能测试和相关问题分析 561
12.6 砷化镓基系太阳电池研究新进展和发展趋势 567
12.6.1 高效多结叠层太阳电池 567
12.6.2 超薄型太阳电池 575
12.6.3 量子阱太阳电池 576
参考文献 580
第13章 薄膜太阳电池 599
13.1 概述 599
13.2 非晶硅电池 601
13.2.1 发展简史 602
13.2.2 工作原理及结构 603
13.2.3 制备方法 604
13.3 铜铟硒薄膜太阳电池 608
13.3.1 发展简史 609
13.3.2 工作原理与结构 611
13.3.3 制备方法 612
13.4 碲化镉薄膜太阳电池 617
13.4.1 发展简史 617
13.4.2 工作原理及结构 618
13.4.3 制备方法 619
13.5 薄膜电池的空间应用前景 621
参考文献 624
第14章 聚光太阳电池 632
14.1 概述 632
14.2 聚光电池 636
14.2.1 聚光电池工作原理 636
14.2.2 聚光电池结构 640
14.2.3 聚光电池制造 642
14.3 聚光系统 643
14.3.1 聚光系统工作原理 643
14.3.2 聚光系统结构 644
14.3.3 聚光系统的制造 651
14.4 聚光电池测试 652
14.5 发展趋势 653
参考文献 655
第15章 太阳电池测试和标定 656
15.1 概述 656
15.2 标准测试条件与标准太阳电池 657
15.3 太阳电池性能测试 659
15.3.1 太阳电池电性能测试 659
15.3.2 太阳电池温度系数测试 668
15.3.3 太阳电池光谱响应的测试 669
15.3.4 串联电阻的测量 672
15.3.5 太阳电池辐射损伤测量 673
15.3.6 太阳电池吸收率和辐射率测量 673
15.4 多结太阳电池测试 674
15.4.1 多结太阳电池的结构特点及原理 674
15.4.2 多结太阳电池电性能测试 678
15.4.3 光谱可调太阳模拟器 679
15.4.4 多结太阳电池光谱响应测试 682
15.5 太阳电池阵电性能测试 684
15.5.1 在研制和总装过程中的作用 684
15.5.2 大面积脉冲太阳模拟器 685
15.6 空间标准太阳电池的标定 688
15.6.1 空间太阳电池标定发展 688
15.6.2 高空及空间标定方法 690
15.6.3 地面标定方法 694
参考文献 700
第16章 太阳电池阵技术 702
16.1 概述 702
16.1.1 发展简史 702
16.1.2 定义和分类 705
16.1.3 特性 706
16.2 太阳电池阵的构型及组成 706
16.2.1 体装式太阳电池阵 707
16.2.2 刚性平板式太阳电池阵 707
16.2.3 柔性太阳电池阵 712
16.2.4 半刚性太阳电池阵 715
16.3 太阳电池阵的设计 716
16.3.1 太阳电池阵的电性能设计 716
16.3.2 太阳电池阵的机械部分设计 731
16.3.3 太阳电池阵的热设计 735
16.3.4 太阳电池阵的可靠性设计 737
16.4 太阳电池阵的制造 737
16.4.1 太阳电池阵制造流程 737
16.4.2 叠层太阳电池制作 738
16.4.3 太阳电池组件制作 740
16.4.4 电缆制作 741
16.4.5 基板制作 742
16.4.6 太阳电池板装配 743
16.4.7 太阳电池阵装配 743
16.5 太阳电池阵环境试验 744
16.6 太阳电池阵的储存与运输 745
16.7 发展趋势 746
参考文献 747
第三篇 蓄电池组 751
第17章 航天器储能电源 751
17.1 概述 751
17.2 航天器对储能电源的要求 755
17.3 主要航天器储能电源介绍 756
17.4 储能电源的未来发展 769
参考文献 771
第18章 镉镍蓄电池组 774
18.1 概述 774
18.1.1 发展简史 774
18.1.2 分类 776
18.1.3 性能特点 778
18.1.4 航天应用 788
18.2 化学原理 801
18.2.1 成流反应 801
18.2.2 电极电位和电动势 802
18.2.3 氧化镍电极的工作原理 803
18.2.4 镉电极的工作原理 808
18.2.5 密封镉镍蓄电池工作原理 810
18.3 全密封镉镍蓄电池制造 815
18.3.1 单体电池结构 815
18.3.2 单体电池制造 817
18.3.3 全密封镉镍蓄电池组设计 832
18.4 使用与维护 841
18.4.1 镉镍蓄电池的失效 842
18.4.2 航天用镉镍蓄电池的使用与维护 847
18.5 技术发展 849
参考文献 852
第19章 氢镍蓄电池组 857
19.1 概述 857
19.1.1 发展简史 857
19.1.2 化学原理 858
19.1.3 分类 861
19.1.4 用途 863
19.2 性能特点 869
19.2.1 电压 869
19.2.2 容量 872
19.2.3 温度 873
19.2.4 气体压力 875
19.2.5 自放电 876
19.2.6 工作寿命 877
19.3 氢镍蓄电池单体电池结构和制造 880
19.3.1 基本组成和结构 880
19.3.2 IPV氢镍蓄电池的结构与制造 889
19.3.3 CPV氢镍蓄电池的结构与制造 891
19.3.4 单体蓄电池设计中需要考虑的几个问题 892
19.4 氢镍蓄电池组结构与制造 893
19.4.1 IPV/CPV氢镍蓄电池组的结构与制造 893
19.4.2 SPV氢镍蓄电池组的结构与制造 896
19.4.3 DPV氢镍蓄电池组的结构与制造 897
19.5 氢镍蓄电池组使用维护 900
19.6 氢镍蓄电池发展前景 902
参考文献 905
第20章 锂离子蓄电池组 908
20.1 概述 908
20.1.1 发展简史 908
20.1.2 特性 912
20.1.3 分类 919
20.1.4 用途 922
20.2 工作原理 922
20.3 蓄电池单体结构 924
20.3.1 正极 925
20.3.2 负极 925
20.3.3 电解液 926
20.3.4 隔膜 928
20.3.5 壳体 930
20.3.6 设计举例 931
20.4 蓄电池单体制造 935
20.4.1 正极制造 936
20.4.2 负极制造 938
20.4.3 蓄电池装配 939
20.4.4 化成与分选 940
20.5 蓄电池组结构与制造 940
20.6 安全性试验 945
20.6.1 安全失效模式 945
20.6.2 安全性试验 945
20.7 使用与维护 949
参考文献 953
第21章 燃料电池组 954
21.1 概述 954
21.1.1 空间应用简史 954
21.1.2 特性 955
21.1.3 分类 958
21.1.4 组成 960
21.1.5 用途 961
21.2 电化学原理 963
21.2.1 基本工作原理 963
21.2.2 燃料电池热力学 964
21.2.3 燃料电池动力学 967
21.3 燃料电池系统 969
21.3.1 燃料电池系统组成 969
21.3.2 燃料电池系统相关参数 969
21.3.3 燃料电池系统的设计 971
21.4 碱性燃料电池组 983
21.4.1 工作原理 983
21.4.2 电池结构和特性 985
21.4.3 电池组及性能 998
21.4.4 空间应用实例 1001
21.5 质子交换膜燃料电池组 1007
21.5.1 工作原理 1007
21.5.2 电池结构和特性 1008
21.5.3 电池组及性能 1021
21.5.4 空间应用 1025
21.6 再生燃料电池组 1029
21.6.1 工作原理 1029
21.6.2 电池组构成及特性 1030
21.6.3 再生燃料电池组分类 1032
21.6.4 再生燃料电池的性能分析 1036
21.6.5 应用前景 1041
参考文献 1043
第四篇 电源控制设备 1049
第22章 航天器电源控制设备 1049
22.1 概述 1049
22.2 航天器对电源控制设备的要求 1053
22.3 电源控制设备发展概貌 1055
22.3.1 太阳电池阵功率调节器 1056
22.3.2 蓄电池组充电调节器 1064
22.3.3 蓄电池组放电功率调节器 1076
22.3.4 蓄电池组在轨再处理器 1082
22.3.5 多源混合式电源控制设备 1085
22.3.6 电源智能化控制与管理 1090
参考文献 1094
第23章 电源控制技术 1095
23.1 概述 1095
23.1.1 母线电压调节方式 1095
23.1.2 太阳阵功率调节方式 1096
23.1.3 电源控制设备的组成 1099
23.2 分流调节器 1100
23.2.1 工作原理 1102
23.2.2 数学模型 1104
23.2.3 设计实例 1106
23.3 充电调节器 1108
23.3.1 工作原理 1110
23.3.2 数学模型 1115
23.3.3 充电终止控制 1116
23.3.4 设计实例 1139
23.4 放电调节器 1143
23.4.1 原理分析 1144
23.4.2 数学模型 1147
23.4.3 设计实例 1149
23.5 主误差放大器 1158
23.6 接口技术 1161
23.7 新型电源控制技术 1163
23.7.1 集成化的电源控制技术 1163
23.7.2 模块化的电源控制技术 1173
23.7.3 微小型化薄膜电源集成技术 1176
参考文献 1180
第24章 电装技术 1182
24.1 概述 1182
24.2 电源控制设备装联工艺 1184
24.2.1 电子装联准备 1184
24.2.2 电源控制设备组装 1191
24.3 影响单机电装质量因素的探讨 1200
参考文献 1205
第25章 电源智能化控制和管理 1206
25.1 电源智能控制和管理发展现状 1206
25.1.1 发展智能控制技术的可行性和研究目标 1207
25.1.2 智能控制需研究的问题和技术实现 1207
25.2 系统智能化控制理论和仿真 1213
25.2.1 太阳电池阵模型的建立 1215
25.2.2 镉镍蓄电池组充放电模型的建立 1218
25.2.3 氢镍蓄电池组充放电模型的建立 1220
25.2.4 锂离子蓄电池组充放电模型的建立 1222
25.2.5 SOC计算 1223
25.3 计算机分析及设计 1226
25.3.1 镉镍蓄电池组V—T控制 1226
25.3.2 氢镍蓄电池组的压力和安时计控制 1227
25.3.3 锂离子蓄电池组的均衡控制 1233
25.3.4 蓄电池的故障诊断 1240
25.3.5 软件实现 1244
25.4 未来的发展趋势 1252
参考文献 1254
附录 我国自主研制并已发射的卫星和飞船电源一览表 1257