个中包括：①由太阳电池、锂电池等组成的电源分系统；②由金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和直流-直流变换器（DC-DC）等电力电子器件、电缆与绝缘材料等组成的功率变换与电力传输分系统；③由锁相环（PLL）、现场可编程门阵列（FPGA）和数字旗子暗记处理器（DSP）等掌握芯片组成的电能掌握分系统等，范例航天器分布式电力系统的拓扑构造如图1所示。
图1 航天器分布式电力系统的拓扑构造
地面上分布式电力系统的事情条件较稳定，目前其干系技能已较为成熟，长期连续供电的安全性与可靠性较高。然而航天器上关键的电力部件在空间中由于分开了大气层的保护，会遭受各种恶劣的辐射环境。由短时的辐射损伤引发的性能退化并不明显，但辐射剂量的持续累积终极将导致其功能失落效、故障引发和器件损毁，进而影响航天器分布式电力系统的安全运行，乃至造成太阳能电站瘫痪、卫星断电失落联等重大事件。
有学者对1993～2014年国外公开的近6000次在轨航天器故障进行剖析统计，航天器上电气分系统故障占总故障数的30.75%，居故障类型首位。因此，在设计航天器的电力系统时必须考虑到空间辐射环境的影响，根据辐射损伤效应和浸染机理对其关键部件进行必要的防辐射应对，以提高航天器分布式电力系统在轨事情的安全性与可靠性。
空间站或航天器绕地球运行。Space Station or spacecraft travels
上海电力大学、上海交通大学、上海空间电源研究所的研究职员周荔丹、闫朝鑫、姚钢等人，在2022年第6期《电工技能学报》上撰文，基于航天器上搭载的分布式电力系统，梳理其可能遭受的各种空间辐射环境及常见的辐射效应，探析系统中太阳电池、锂电池、电力电子器件、绝缘材料及电能掌握器件等关键部件在辐射环境下的性能退化与故障引发机理，提出了针对辐射效应浸染机理的防辐射应对策略，涵盖材料、工艺、电路与版图、外部防护、软件算法设计、可靠性评估与故障态势感知等几个方面，为我国航天器分布式电力系统的抗辐射策略设计供应了一定的技能参考，并对该领域未来的研究重点进行展望。
研究职员指出，从材料内部的微不雅观辐射损伤到器件外部的宏不雅观性能退化存在直接或间接的关联性，可通过外在的宏不雅观参数辨识，实现对辐照下电力器件微不雅观毛病的诊断。详细可采取小波剖析、神经网络、机器学习等人工智能方法，以辐射损伤模型为桥梁，构建理论研究与工程实际紧密结合的可靠性评估与故障态势感知体系，如图2所示，且可利用工程实际中的真实环境对理论研究所建立的模型进行验证与改动。
图2 可靠性评估与故障态势感知体系
其基本事理是：首先通过高可靠性传感器实时采集电力器件的外部宏不雅观参量，再利用小波包变换提取该旗子暗记中的特色向量，借助经大量工况样本演习后的神经网络判别器件的运行工况，以避免不同工况下的正常参量变革造成的损伤误诊或漏诊；然后将同种工况下的参量变革输入对应的辐射损伤模型，进而得到可以表征器件内部辐射损伤的微不雅观旗子暗记；末了通过处理韶光短的机器学习对材料内部的微不雅观损伤做出快速诊断，为可靠性评估、故障态势感知、康健管理和寿命预测等供应依据。
他们强调，航天器分布式电力系统在空间辐射环境下的性能退化与故障引发过程是一个多效应耦合的繁芜问题，现有的研究大多都仅考虑了单个辐射效应的独立浸染，而缺少对不同辐射效应相互耦合浸染的剖析。这就须要广大科研职员探析多辐射耦合环境对航天器电力系统的影响，研究其关键部件的微不雅观辐射损伤与宏不雅观性能退化之间的内在联系，并以此建立辐射环境下空间电力系统的功能可靠性评估指标与剖析流程，对器件进行实时康健管理与在线寿命预测。
其余，研究职员指出，目前的辐射应对策略紧张依赖于屏蔽高能粒子等避错方法，仍不能有效地担保电力系统的安全可靠性，长期的辐射剂量终将导致各种关键电力部件的失落效。因此必须构建一套能在辐射环境下快速有效地进行故障态势感知、隔离、容错运行以及网络重构的应急容错自愈体系，才能有效地保障电力系统在空间辐射环境下的安全稳定运行，为我国的空间探索奇迹作出贡献。
本文编自2022年第6期《电工技能学报》，论文标题为“空间辐射环境对航天器分布式电力系统关键部件的影响及应对策略”。论文第一作者为周荔丹，1973年生，博士，上海电力大学电气工程学院副研究员，研究方向为电能质量剖析与管理、动态无功补偿与有源滤波技能、新能源并网接入技能。通讯作者为姚钢，1977年生，博士，上海交通大学电子信息与电气工程学院研究员，研究方向为柔性互换输电系统FACTS技能、电能质量、新能源并网接入技能、储能技能。本课题得到了国家自然科学基金和国家重点研发操持的帮助。
