[發明專利]一種基于航天航空飛行器空中變軌推射等離子體電源

有效

• 申請號: 202210036248.8
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114070119B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 江瀛;江之奎;張建保;蒲朝里;羅軍
• 申請（專利權）人: 成都通用整流電器研究所;中昊通環境科技（成都）有限公司
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02;H02M1/088;H02M1/14;H05H1/48
• 代理公司: 成都厚為專利代理事務所(普通合伙) 51255
• 代理人: 王杰

本發明公開了一種基于航天航空飛行器空中變軌推射等離子體電源，包括電源輸入端、電源輸出端、多個并聯的斬波升降壓整流電路、濾波電感、耦合變壓器、引弧單元、電流傳感器和控制單元。本發明采用n路斬波升降壓整流電路交錯移相并聯組成，后級濾波電感的整流脈波數為單組整流脈波的n倍，由于脈波數量的大幅度提高，在直流輸出相同的紋波電流的情況下，濾波電感的體積將大幅度減小，重量也大幅度減輕，為飛行器空中變軌推射等離子體電源所占用的空間體積小型化和輕量化提供了路徑解決方案。

技術領域

本發明涉及電力電子功率變換及等離子體電源控制技術領域，特別是涉及一種基于航天航空飛行器空中變軌推射等離子體電源。

背景技術

航天航空飛行器在空中飛行變軌及改變飛行姿態時，需要一個外加的推力使其飛行器在軌飛行時改變其軌道及姿態飛行。目前飛行器空中變軌所需要的推力一般由飛行器本身所帶的變軌發動機產生，但由于變軌發動機在空中實施點火，不僅控制響應速度相對較慢，而且重量大，所占用的空間體積也較大，對于飛行器有限的空間體積和重量來說，采用變軌發動機作為飛行器變軌所需的推力和控制響應速度已經受到技術挑戰。

目前現有的飛行器變軌推射發動機及控制系統存在體積大、重量大的缺點，而且還存在控制響應速度相對較慢的缺陷，對于高超音速飛行器而言，降低自身重量和體積可有效降提高飛行速度和降低飛行器的成本等，因此研究一種如何減輕飛行器變軌推射的重量、減小所占用的體積和提高其變軌推射的動態控制響應速度，顯得十分重要和必要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的一項或多項不足，提供一種基于航天航空飛行器空中變軌推射等離子體電源。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于航天航空飛行器空中變軌推射等離子體電源，包括：

電源輸入端，用于與飛行器的蓄電池的輸出端連接；

電源輸出端，所述電源輸出端的正極用于與飛行器的等離子體發生器的陽極連接，所述電源輸出端的負極用于與所述等離子體發生器的陰極連接；

多個并聯的斬波升降壓整流電路，所述斬波升降壓整流電路的輸入端與所述電源輸入端連接；

濾波電感，所述濾波電感的第一端與所述斬波升降壓整流電路的輸出端正極連接，所述濾波電感的第二端與所述電源輸出端的正極連接；

耦合變壓器，所述耦合變壓器的副邊繞組耦接在所述斬波升降壓整流電路的輸出端負極和所述電源輸出端的負極連接之間；

引弧單元，所述引弧單元的輸入端與所述電源輸入端連接，所述引弧單元的輸出端耦接至所述耦合變壓器的原邊繞組；

電流傳感器，所述電流傳感器耦接在所述耦合變壓器的副邊繞組和所述斬波升降壓整流電路的輸出端負極之間；

控制單元，所述控制單元的電流信號輸入端與所述電流傳感器的輸出端連接，所述控制單元的PWM脈沖信號輸出端的數量與斬波升降壓整流電路的數量相同，各PWM脈沖信號輸出端與各斬波升降壓整流電路的控制端分別一一對應連接，所述控制單元的引弧控制信號輸出端與所述引弧單元的控制端連接；

其中，所述控制單元用于在接收到點火指令后輸出引弧點火信號給所述引弧單元，以便所述引弧單元輸出交流引弧脈沖；所述控制單元還用于在所述電流傳感器檢測到弧電流時輸出引弧關閉信號給所述引弧單元，以便所述引弧單元停止輸出交流引弧脈沖；所述控制單元還用于輸出多個依次相移同電角度的PWM信號給所述多個并聯的斬波升降壓整流電路，以便所述斬波升降壓整流電路輸出直流脈沖。

優選的，所述等離子體電源還包括限流電感，所述限流電感耦接在所述濾波電感的第二端和所述等離子體發生器的陽極之間。

優選的，所述等離子體電源還包括假負載，所述假負載耦接在所述濾波電感的第二端和斬波升降壓整流電路的輸出端負極之間。