[發明專利]用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統及方法

有效

• 申請號: 201910028489.6
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109774980B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 耿金越;沈巖;龍軍;劉旭輝;秦宇
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40;B64G1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統，其特征在于，包括：驅動控制電路、電阻值測量電路、反饋控制模塊；電阻值測量電路測量真空電弧推力器的導電薄膜電阻值，將測量到的電阻值發送至反饋控制模塊，反饋控制模塊對比收到的導電薄膜電阻值是否在設定導電薄膜電阻值閾值范圍內，發送指令至驅動控制電路，調節驅動控制電路的充放電時間，控制推力器工作時間，調節導電薄膜電阻值至設定工作范圍值；

所述驅動控制電路包括：電源V1，驅動控制開關K1，二極管D1，電感L1，驅動控制開關K2、二極管D2和電容C；

電源V1的正極分別連接電容C的正極和驅動控制開關K1一端，驅動控制開關K1另一端連接二極管D1的正極，二極管D1的負極分別與二極管D2的負極和電感L1的一端相連，電感L1的另一端分別連接驅動控制開關K2的一端、真空電弧推力器的陽極，真空電弧推力器的陰極分別連接驅動控制開關K2的另一端、二極管D2的正極、電容C的負極、電源V1的負極；驅動控制開關K1接收反饋控制模塊的指令，控制驅動控制開關K1連通和斷開，驅動控制開關K2根據反饋控制模塊的指令控制接通時間。

2.根據權利要求1所述的一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統，其特征在于：所述驅動控制開關K1和驅動控制開關K2為IGBT或MOSFET管。

3.根據權利要求2所述的一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統，其特征在于：所述電阻值測量電路包括：電源V2，電流表A1，驅動控制開關K3；電源V2的正極連接真空電弧推力器的陽極，電源V2的負極連接電流表A1的一端，電流表A1的另一端連接驅動控制開關K3的一端，驅動控制開關K3的另一端連接真空電弧推力器的陰極；電流表A1發送電流采集信息至反饋控制模塊；驅動控制開關K3接收反饋控制模塊的連通和斷開指令。

4.根據權利要求3所述的一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統，其特征在于：所述反饋控制模塊中設置并存儲真空電弧推力器單次連續工作時長t1、電源V2電壓值、導電薄膜電阻值閾值范圍；

反饋控制模塊發送單次連續工作時長t1至驅動控制開關K2，控制驅動控制開關K2連通，當真空電弧推力器工作t1時長后，反饋控制模塊發送連通指令至電阻值測量電路的驅動控制開關K3；

反饋控制模塊收到電阻值測量電路反饋的測量電流值后，發送斷開指令至驅動控制開關K3，保持驅動控制開關K1和驅動控制開關K2斷開；

反饋控制模塊根據設定的電源V2電壓值和接收到的電阻值測量電路反饋的測量電流值計算出導電薄膜電阻值，并判斷是否處于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍內：

若計算出導電薄膜電阻值處于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍內則反饋控制模塊繼續發送單次連續工作時長t1至驅動控制開關K2，開始下個循環；

若導電薄膜電阻值小于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍下限，反饋控制模塊發出減短驅動控制開關K2斷開時間的指令，控制驅動控制開關K2減短接通時間；

若導電薄膜電阻值大于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍上限，反饋控制模塊發出延長驅動控制開關K2斷開時間的指令，控制驅動控制開關K2延長接通時間。

5.一種使用如權利要求1～4任一項所述的主動控制系統的用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制方法，其特征在于，包括步驟如下：

步驟一、設置真空電弧推力器單次連續工作時長t1、電阻值測量電路中電源V2電壓值、導電薄膜電阻值閾值范圍；

步驟二、根據單次連續工作時長t1，控制驅動控制開關K2連通，當真空電弧推力器工作t1時長后，發送連通指令至電阻值測量電路的驅動控制開關K3，保持驅動控制開關K1和驅動控制開關K2斷開；

步驟三、接收電阻值測量電路反饋的測量電流值，發送斷開指令至驅動控制開關K3；

步驟四、根據設定的電源V2電壓值和接收到的電阻值測量電路反饋的測量電流值，計算出導電薄膜電阻值，并判斷是否處于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍內：

若計算出導電薄膜電阻值處于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍內則反饋控制模塊繼續發送單次連續工作時長t1至驅動控制開關K2，開始下個循環；

若導電薄膜電阻值小于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍下限，反饋控制模塊發出減短驅動控制開關K2斷開時間的指令，控制驅動控制開關K2減短接通時間；

若導電薄膜電阻值大于設定的導電薄膜電阻值閾值范圍上限，反饋控制模塊發出延長驅動控制開關K2斷開時間的指令，控制驅動控制開關K2延長接通時間。