[發明專利]一種基于高功率的霍爾電推進器的陽極電源

在審

• 申請號: 202010339923.5
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111541363A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 馬季軍;涂浡;屈誠志;陳啟忠;吉裕暉;石磊磊;張玉;吳晨昊;陳彥如
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/44;H02H7/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種基于高功率的霍爾電推進器的陽極電源，通過輸入、輸出濾波電路形式設計，采用合理的功率變換電路和穩壓/限流雙閉環控制系統，起到抗干擾和電磁兼容效果，同時通過功率變換電路和控制方法設計起到滿足電壓、功率輸出和動態特性要求的效果，在能夠對電路進行故障診斷和隔離處理的前提下，具有輸出電壓范圍寬、輸出電壓穩定、動態調節特性好、抗干擾能力強的優點。

技術領域

本發明涉及一種基于高功率的霍爾電推進器的陽極電源，屬于航天飛行器霍爾電推進技術領域。

背景技術

在航天器推進技術發展中，霍爾電推進器就是一種特種設備，霍爾電推進技術和設備由于有廣闊的應用前景和應用價值，功率處理單元是霍爾電推進供電系統的核心。因此，對霍爾電推進功率處理單元的研究顯得尤為重要，其工作的可靠性、安全性和穩定性對霍爾電推力器的應用可靠性具有決定性作用。霍爾電推進功率處理單元包括多種電源，陽極電源是其中一種，陽極電源功率占功率處理單元功率的90％以上，且工作時間最長，是功率處理單元穩定可靠工作的核心，而現有陽極電源有功率變換效率低、閉環調節慢、啟動浪涌電流大、反射紋波大、缺少保護電路等缺點。因此，本發明的陽極電源采用新拓撲結構提高了功率變換電路效率，閉環控制響應快，采用軟啟動電路降低浪涌電流，EMI濾波電路減小了反射紋波，增加了過流、過壓、欠壓保護電路，提高了產品可靠性、安全性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對目前現有技術中，現有陽極電源存在功率變換效率低、閉環調節慢、啟動浪涌電流大、反射紋波大、缺少保護電路等問題，以及工作過程中容易出現的電磁干擾缺陷，提出了一種基于高功率的霍爾電推進器的陽極電源。

本發明解決上述技術問題是通過如下技術方案予以實現的：

一種基于高功率的霍爾電推進器的陽極電源，包括輸入電壓電流采樣電路、功率通路通斷及浪涌抑制電路、輸入EMI濾波電路、功率變換電路、輸出濾波及輸出電壓電流采樣電路、輸出隔離電路，其中：

所述輸入電壓電流采樣電路采集輸入電流并向功率通路通斷及浪涌抑制電路輸送，所述功率通路通斷及浪涌抑制電路接收外部控制指令控制功率通路導通或關斷，于功率通路接通時向輸入EMI濾波電路的輸出電流且防浪涌，所述輸入EMI濾波電路于功率通路接通時對輸入電流進行差模及共模濾波處理并向功率變換電路輸送電流，所述功率變換電路根據外部霍爾電推進器所需功率對輸入電流進行轉換并經由輸出濾波及輸出電壓電流采樣電路濾波處理后向輸出隔離電路輸出，所述輸出隔離電路向外部霍爾電推進器輸出電流且與其他外部電源輸出電流相互隔離；

所述輸入電壓電流采樣電路采集輸入電壓并向功率通路通斷及浪涌抑制電路輸送，所述功率通路通斷及浪涌抑制電路接收外部控制指令控制功率通路導通或關斷，于功率通路接通時向輸入EMI濾波電路的輸出電壓且防浪涌，所述輸入EMI濾波電路于功率通路接通時對輸入電壓進行差模及共模濾波處理并向功率變換電路輸送電壓，所述功率變換電路根據外部霍爾電推進器所需功率對輸入電壓進行轉換并經由輸出濾波及輸出電壓電流采樣電路濾波處理后向輸出隔離電路輸出，所述輸出隔離電路向外部霍爾電推進器輸出電壓且與其他外部電源輸出電壓相互隔離。

還包括隔離式驅動控制電路、穩壓限流控制電路，所述輸出濾波及輸出電壓電流采樣電路輸出電流或電壓，經過穩壓限流控制電路生成EA控制信號，所述隔離式驅動控制電路與功率變換電路根據EA控制信號向輸出隔離電路輸出恒定電壓或恒定電流。

所述輸入電壓電流采樣電路輸出電流通過過流保護控制電路進行判斷，若輸出電流大于過流保護基準值，所述過流保護控制電路向功率通路通斷及浪涌抑制電路發送關斷控制信號，斷開功率通路進行電源保護關斷。

所述輸入電壓電流采樣電路輸出電壓通過過壓欠壓保護控制電路進行判斷，若輸出電壓大于過電壓保護基準值或小于欠電壓保護基準值時，過壓欠壓保護控制電路均向穩壓限流控制電路發送關斷控制信號，斷開功率通路進行電源保護關斷。