[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

一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統，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。本發明解決了真空電弧推進裝置在使用過程中由于工作參數選取不合理引起的壽命失效問題。

技術領域

本發明屬于真空電弧類推進技術領域，涉及一種主動控制系統及方法。

背景技術

真空電弧推進裝置(如μCAT、μVAT)是一類非常適合微納衛星姿軌控應用的先進脈沖式電推進方式，其主要特點之一是在陰陽極間的陶瓷表面增加導電薄膜降低所需工作電壓，可大大簡化其體積結構。該導電薄膜在工作過程中會由于觸發過程的燒蝕而損耗，觸發后則又由于金屬蒸汽的沉積進行補充，工作時處于一種損耗和補充的動態平衡，一般應用中均固定工作參數進行工作，但若工作參數選取不合理將會引起損耗和補充的不匹配，將會影響該導電薄膜的狀態參數，進而嚴重影響推力器的壽命。這也是真空電弧推進裝置主要失效模式

發明內容

本發明所解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出了一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統及方法，解決了真空電弧推進裝置在使用過程中由于工作參數選取不合理引起的壽命失效問題。

本發明所采用的技術方案是：一種用于延長真空電弧推進裝置壽命的主動控制系統，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。

所述驅動控制開關K1和驅動控制開關K2為IGBT或MOSFET管。

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。

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：