奖项类别

科技进步奖（技术开发类）

主要完成单位

北京卫星制造厂有限公司，北京交通大学

主要完成人

万成安，王力，任亮，刘建强，吴建超，李辉耀，何雄，孟晓脉，张明华，顾毅

项目亮点

本项目针对载人航天器组合体高可靠高压大功率供电系统的攻关要求，突破了高压大功率母线在轨安全重构、基于固态功率控制器的智能配电和多模式大功率隔离并网控制等关键技术，解决了一次母线高可靠切换、超千台（套）复杂载荷的智能配电、多源系统直流并网及母线安全性等技术难题，研制了系列化智能配电及并网产品，开发了母线多级分层控制、负载故障隔离恢复、舱段间可靠并网的配电系统，支撑了我国载人航天器组合体长期在轨可靠运行，保障了航天员在轨生命安全。

项目介绍

本项目源于中国国家级太空实验室项目，是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员长期工作和生活的载人航天器。载人航天器组合体供电系统是载人航天器的生命线，贯穿其全生命周期！系统采用100V高压母线，具有多舱段、复杂功率流和安全性要求高等特点，项目有如下创新和成效：

1.开展三项关键科学问题的研究工作，包括在空间环境效应下低内阻高压母线电极间局部高电场触发电弧放电机理、基于无触点固态开关的智能配电系统在开关应力冲击下的性能退化机制和母线切换功率开关机械触点的烧蚀机理及寿命评估方法，解决影响供电系统安全的核心问题。

2.开展三项关键技术的攻关工作，包括载人航天器组合体供电系统在轨动态双向隔离并网、超千路复杂载荷的智能配电和开发供电系统核心“开关”部件（抗辐照固态功率控制器和直流接触器），解决供电系统架构的关键技术问题。

3.开发了多层级控制的母线切换与智能配电供电系统，母线最大功率超过50kW，母线电流切换能力提高至100A，故障拉断能力提高至500A，负载故障隔离时间小于100μs，超过国际空间站同类技术指标水平，达到国际领先。

4.针对国家级太空实验室等载人航天器供电系统的紧迫需求，通过科学问题研究和关键技术攻关，解决了载人航天器母线供电安全性、多电源大功率隔离并网稳定性及复杂载荷配电可靠性等核心难题，开发了供电系统共24类131台核心单机和4类2600个固态功率控制器模块，并完成产品考核鉴定和地面加速寿命试验。在供电系统的安全性、鲁棒性、长寿命和可维修性等方面开展了全面的理论分析、系统仿真、原型系统搭建、工程产品研制及载人航天器组合体供电系统在轨运行等全部工作，供电系统设计寿命大于15年，支撑航天员长期驻留并开展空间科学实验，创建了一套完整的大型载人航天器供电系统工程设计方法。

本项目授权发明专利29项,论文及标准40篇。以周志成院士担任组长的成果鉴定委员会对本项目的成果鉴定结论为：该项目技术复杂，难度大，有重大创新，具有多项自主知识产权，关键技术及装备自主可控，成果整体达到国际先进水平，其中单粒子瞬态脉冲抑制技术、空间多模式高可靠大功率隔离并网控制技术处于国际领先水平。

本项目开发出的系列化装备已应用于中国空间站、货运飞船、对地观测卫星等航天重大工程，经济效益累计达28.4亿元，近3年为6.69亿元，在推动科学技术进步、助推产业技术升级、保障国防民生安全、提升航天大国形象及国际影响力等方面做出了重要贡献。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

（1）北京卫星制造厂有限公司是国家定点专门从事卫星和飞船结构与机构生产、卫星装配、总体电路分系统电源控制、电缆网等产品的科研与生产相结合的综合性制造企业，承担航天器电源与供配电产品的研制已有近五十年的历史，有一支由航天科技集团公司学科带头人领衔的宇航电源专业队伍。

负责了项目的总体技术路线确定、核心技术研发、产品开发、技术应用推广等工作。提出了一种空间多模式高可靠大功率隔离并网控制技术、一种单粒子瞬态脉冲抑制方法、一种基于抗电弧烧蚀开关的多电源母线在轨组网切换与控制方法，自主研发了并网控制器、全国产抗辐照厚膜固态功率控制器、母线控制等装备，解决了载人航天器组合体供电系统存在的空间充放电环境下直流并网动态介入电弧放电、空间辐照下核心器件的性能变化、多种开关带载切换过程中局部电热烧蚀和寿命评估等一系列科学难题。相关的研究成果已应用于载人航天多个型号中，有力保障了国家重大工程的顺利实施。

（2）北京交通大学是教育部直属，教育部、交通运输部、北京市人民政府和中国国家铁路集团有限公司共建的全国重点大学，是国家“211工程”“985工程优势学科创新平台”“双一流”建设高校。

负责了项目的并网供电技术的系统仿真、并网控制器拓扑架构比较、关键技术验证等工作。提出了航天器间双向多模式并网及其控制技术，在简化功率模块设计的前提下，实现并网方向的切换和控制，提升了并网系统的可靠性和安全性；通过多个功率模块的双向选通控制，实现输出功率的扩展，单模块输出功率可扩展至10kW，并具备均流控制能力，均流度优于3%。与此同时，进一步开展基于氮化镓基宽禁带半导体功率器件的双向并网及控制的关键技术研究和攻关，进一步优化并网设备的体积、重量和效率等指标，为后续我国航天器并网控制技术的发展积累技术基础。

第一完成人简介

万成安 研究员

北京卫星制造厂有限公司

万成安，研究员，博导，航天科技集团公司电源与供配电学科带头人，中国电源学会理事，中国宇航学会空间太阳能电站专业委员会委员，北京卫星制造厂有限公司专业总师，国务院政府津贴专家，全国五一劳动奖章获得者。

1984年东南大学半导体物理与器件专业，硕士学位，同年就职于航天科技集团北京卫星制造厂有限公司，一直从事航天器电子元器件可靠性、电子封装、航天器电源等技术研究工作，提出并开展核心器件国产化、高效功率变换、热设计和长寿命等技术攻关工作；形成系列化电源模块、智能配电、并网与控制电源产品，并成功应用于我国导航、通信和载人航天等重大工程。

近些年来，在硅基宇航电源的基础上，持续开展基于抗辐照宽禁带半导体功率器件的高效、高功率密度宇航电源研究工作，主持国家重点研发计划和重大专项等课题研究，获国防科技进步二等奖1项，军队科技进步三等奖1项，部级科技进步三等奖1项，国防发明专利12项，专著3部，发表论文60余篇。