一種空間飛行器霍爾電推進(jìn)器供電控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)功率處理系統(tǒng)，具體為一種空間飛行器霍爾電推進(jìn)器 供電控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電推進(jìn)技術(shù)是利用電能加速推進(jìn)工質(zhì)實(shí)現(xiàn)高比沖的先進(jìn)航天器推進(jìn)技術(shù)，電推進(jìn) 器比沖高，消耗工質(zhì)少，可比化學(xué)推進(jìn)器所消耗推進(jìn)劑低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。采用電推進(jìn)技術(shù) 可W降低飛行器質(zhì)量、提高壽命、提高有效載荷能力，電推進(jìn)技術(shù)在同步軌道衛(wèi)星、深空探 測(cè)有很大的應(yīng)用前景。
[0003] 電推進(jìn)供電控制系統(tǒng)是電推進(jìn)系統(tǒng)主要組成部分之一，電推進(jìn)供電控制技術(shù)為電 推進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)有的霍爾電推進(jìn)供電系統(tǒng)由于其各極所需的電源類(lèi)型不同， 因此其供電電源較多，管理控制復(fù)雜，可靠性低，削弱其本身的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠集中供電，集中進(jìn)行控制與管 理的空間飛行器霍爾電推進(jìn)器供電控制系統(tǒng)。 陽(yáng)〇化]本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種空間飛行器霍爾電推進(jìn)器供電控制系統(tǒng)，包括控制單元，W及依次連接的霍 爾電源處理單元和包括濾波電路的濾波模塊；霍爾電源處理單元包括陽(yáng)極電源、陰極加熱 電源和點(diǎn)火電源；陽(yáng)極電源的輸出經(jīng)過(guò)濾波電路后，輸出正連接到霍爾電推進(jìn)器中的陽(yáng)極， 輸出負(fù)連接到霍爾電推進(jìn)器中的磁鐵極正端；陰極加熱電源的輸出正通過(guò)電子開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)?兩路陰極輸出正；兩路輸出正分別對(duì)應(yīng)連接到霍爾電推進(jìn)器中冗余設(shè)計(jì)的兩個(gè)陰極加熱器 上；點(diǎn)火電源的輸出正通過(guò)電子開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閮陕伏c(diǎn)火輸出正；兩路點(diǎn)火輸出正分別對(duì)應(yīng)連 接到霍爾電推進(jìn)器中冗余設(shè)計(jì)的兩個(gè)陰極的點(diǎn)火極上；陰極加熱電源的輸出負(fù)和點(diǎn)火電 源的輸出負(fù)，W及霍爾電推進(jìn)器中磁鐵極的負(fù)端和陰極加熱器的負(fù)端短接相連作為公共負(fù) 端；控制單元用于分別對(duì)陽(yáng)極電源、陰極加熱電源和點(diǎn)火電源進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和使能控制。
[0007] 優(yōu)選的，霍爾電源處理單元的輸入端連接一次側(cè)功率母線的輸出。
[0008] 進(jìn)一步，陽(yáng)極電源模塊、陰極加熱電源模塊和點(diǎn)火電源模塊用于將一次功率母線 的電壓轉(zhuǎn)分別換成霍爾電推進(jìn)器陽(yáng)極需要的高壓恒壓源、陰極加熱器需要的恒流源和點(diǎn)火 極需要的高壓脈沖恒流源。
[0009] 優(yōu)選的，陽(yáng)極電源包括分別進(jìn)行采樣且并聯(lián)設(shè)置的陽(yáng)極電源I和陽(yáng)極電源II。
[0010] 優(yōu)選的，控制單元還用于對(duì)設(shè)置在陰極加熱電源和點(diǎn)火電源輸出的電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行 控制。
[0011] 一種空間飛行器霍爾電推進(jìn)器供電控制方法，包括如步驟，
[0012] 步驟一，控制單元上電與上位機(jī)建立通信，并對(duì)空間飛行器霍爾電推進(jìn)器供電控 制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)配置；
[0013] 步驟二，接通一次側(cè)功率供電母線，依次控制陰極加熱電源打開(kāi)、點(diǎn)火電源打開(kāi)和 陽(yáng)極電源打開(kāi)；通過(guò)采樣并檢測(cè)點(diǎn)火狀態(tài)，如果成功則執(zhí)行步驟Ξ，如果失敗則執(zhí)行步驟 四；
[0014] 步驟Ξ，關(guān)斷陰極加熱電源和點(diǎn)火電源，檢測(cè)霍爾電源處理單元是否滿(mǎn)足工作時(shí) 長(zhǎng)，直至滿(mǎn)足工作時(shí)長(zhǎng)后依次關(guān)斷陽(yáng)極電源和供電母線，直至滿(mǎn)足冷卻時(shí)間后檢測(cè)是否達(dá) 到點(diǎn)火循環(huán)次數(shù)，如果不滿(mǎn)足則執(zhí)行步驟二，如果滿(mǎn)足則結(jié)束點(diǎn)火操作；
[0015] 步驟四，關(guān)斷陰極加熱電源和點(diǎn)火電源后，依次關(guān)斷陰極加熱電源和點(diǎn)火電源的 另一路輸出，陽(yáng)極電源和供電母線，結(jié)束點(diǎn)火操作。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益的技術(shù)效果：
[0017] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的霍爾電推進(jìn)器功率處理架構(gòu)包括陽(yáng)極電源模塊、陰極電源模塊和點(diǎn) 火電源模塊；每個(gè)電源模塊均有使能電路，通過(guò)控制單元統(tǒng)一的作用于各電源模塊中的使 能信號(hào)控制各個(gè)電源模塊的工作和關(guān)斷；外部使能信號(hào)作用于各電源模塊的使能控制端， 在控制單元統(tǒng)一的時(shí)序控制下發(fā)出使能信號(hào)控制各電源模塊按照時(shí)序工作和關(guān)斷，霍爾電 推進(jìn)器即可成功、持續(xù)、穩(wěn)定點(diǎn)火。從而能夠在設(shè)定的時(shí)序下完成電推進(jìn)子系統(tǒng)的運(yùn)行控 審IJ，W控制指令進(jìn)行冗余切換，完成遙測(cè)參數(shù)的采集、隔離變換并提供給遙測(cè)/遙控接口， 可W實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能；有效的提高系統(tǒng)供電控制和供電效率。
[0018] 本發(fā)明所述的供電控制系統(tǒng)能滿(mǎn)足霍爾電推進(jìn)器每個(gè)極的用電需求；陰極加熱極 和點(diǎn)火極是霍爾電推進(jìn)器的壽命薄弱環(huán)節(jié)。故對(duì)陰極加熱電源模塊和點(diǎn)火模塊進(jìn)行輸出切 換，分別對(duì)陰極加熱極A/B、點(diǎn)火極A/B供電。
[0019] 進(jìn)一步的，對(duì)功率最大、工作時(shí)間長(zhǎng)的陽(yáng)極電源模塊進(jìn)行了模塊冗余設(shè)計(jì)。
[0020] 本發(fā)明所述的方法實(shí)現(xiàn)電源供電集中管理和時(shí)序控制，通過(guò)陽(yáng)極電源模塊、陰極 加熱電源模塊和點(diǎn)火電源分別向控制單元開(kāi)放使能端，控制單元通過(guò)內(nèi)部的操作流程分別 向各電源模塊發(fā)出使能或終止信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)該供電系統(tǒng)的時(shí)序控制。陽(yáng)極電源模塊、陰極 加熱電源模塊、點(diǎn)火電源分別向控制單元回傳輸入及輸出采樣數(shù)據(jù)，控制單元根據(jù)采樣數(shù) 據(jù)監(jiān)控并判斷供電系統(tǒng)各部分工作狀況，如發(fā)生故障則根據(jù)內(nèi)部邏輯采取措施。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)例中所述的霍爾電推進(jìn)供電控制系統(tǒng)的供電架構(gòu)圖。
[0022] 圖2本發(fā)明實(shí)例中所述的控制單元操作時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引如圖1所示，本發(fā)明所述的供電系統(tǒng)包括陽(yáng)極電源I、陽(yáng)極電源I采樣電路、陽(yáng)極 電源II、陽(yáng)極電源II采樣電路、陰極加熱電源、陰極加熱電源采樣電路、陰極加熱電源輸出 切換開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火電源、點(diǎn)火電源采樣電路、點(diǎn)火電源輸出切換開(kāi)關(guān)、控制單元和濾波電路。
[0024] 陽(yáng)極電源模塊的輸出為霍爾電推進(jìn)器陽(yáng)極供電；陰極加熱電源模塊的輸出為霍爾 電推進(jìn)器的陰極加熱器供電；點(diǎn)火電源的輸出為霍爾電推進(jìn)器的陰極點(diǎn)火極供電。
[0025] 陽(yáng)極電源模塊將一次功率母線轉(zhuǎn)換成霍爾電推進(jìn)器陽(yáng)極需要的高壓恒壓源；陰極 加熱電源模塊將一次功率母線轉(zhuǎn)