[發(fā)明專利]一種離子液體推力器的自中和裝置在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202210037646.1 | 申請(qǐng)日： | 2022-01-13 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN114458563A | 公開（公告）日： | 2022-05-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 任軍學(xué);吳坤隆;劉宇;湯海濱;楊立軍;楊文將 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京航空航天大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | F03H1/00 | 分類號(hào)： | F03H1/00 |
| 代理公司： | 北京天匯航智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11987 | 代理人： | 史繼穎 |
| 地址： | 100191*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 離子 液體 推力 中和 裝置 | ||
1.一種離子液體推力器的自中和裝置，其特征在于，包括高壓隔離電路(1)、控制電路(5)、取樣電路(6)、隔離電阻(7)、儲(chǔ)電電容(8)和推力器，其中，
所述推力器包括推力器吸取極(9)、推力器發(fā)射極(10)、離子液體貯箱(11)、電極(12)和推力器外殼(13)；
所述高壓隔離電路(1)將外接輸入正極(3)輸入的低壓直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為正負(fù)高壓交替變化的方波信號(hào)，并由高壓輸出正極(14)輸出，所述高壓隔離電路(1)的外接輸入地(2)與高壓輸出地(4)隔離；所述高壓輸出正極(14)與所述高壓輸出地(4)分別與所述推力器發(fā)射極(10)和所述推力器吸取極(9)連接，推力器在正負(fù)高壓的驅(qū)動(dòng)下形成正負(fù)交替發(fā)射的離子束流并產(chǎn)生推力；
所述儲(chǔ)電電容(8)與所述隔離電阻(7)并聯(lián)設(shè)置在所述高壓輸出地(4)與所述外接輸入地(2)之間，所述儲(chǔ)電電容(8)獲取由推力器正負(fù)離子非平衡發(fā)射而產(chǎn)生的高壓端電荷積累并在所述儲(chǔ)電電容(8)兩端形成電壓信號(hào)；
所述取樣電路(6)與所述控制電路(5)連接設(shè)置在所述隔離電阻(7)與所述高壓隔離電路(1)之間，進(jìn)行信號(hào)采集并調(diào)節(jié)高壓隔離電路(1)的高壓輸出信號(hào)進(jìn)而改變推力器束流發(fā)射狀態(tài)，最終平衡積累的電荷量，實(shí)現(xiàn)推力器自中和；
所述取樣電路(6)對(duì)所述隔離電阻(7)進(jìn)行分壓測(cè)量獲得所述儲(chǔ)電電容(8)兩端的電壓參數(shù)并導(dǎo)入所述控制電路(5)進(jìn)行計(jì)算分析，最終由所述控制電路(5)根據(jù)分析結(jié)果對(duì)所述高壓隔離電路(1)的所述高壓輸出正極(14)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自中和裝置，其特征在于，所述隔離電阻(7)為百兆歐姆以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自中和裝置，其特征在于，所述控制電路(5)基于儲(chǔ)電電容(8)的電壓信號(hào)，對(duì)高壓隔離電路(1)的輸出電壓值及占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的自中和裝置的自中和方法，其特征在于，所述方法的具體實(shí)現(xiàn)過程為：
整個(gè)裝置的功率由所述外接輸入正極(3)輸入的外接輸入信號(hào)(201)提供，由所述高壓隔離電路(1)轉(zhuǎn)化為正負(fù)交替變化的初始高壓輸出信號(hào)(202)并驅(qū)動(dòng)推力器發(fā)射正負(fù)離子束流(203)；
當(dāng)正負(fù)離子束流(203)處于非平衡狀態(tài)時(shí)，將在所述儲(chǔ)電電容(8)的一端出現(xiàn)電荷積累量(204)；若正負(fù)離子束流(203)中的正離子占比高于負(fù)離子，電荷積累量(204)為負(fù)極性的，反之則為正極性的；
電荷積累量(204)被所述儲(chǔ)電電容(8)感知將在其兩端形成電容電壓(205)，電容電壓的極性與電荷積累量相關(guān)；
所述取樣電路(6)通過分壓測(cè)量獲取電容電壓(205)并傳遞給所述控制電路(5)，所述控制電路(5)對(duì)電容電壓(205)進(jìn)行分析并給出輸出電壓、占空比調(diào)節(jié)量(206)對(duì)高壓輸出信號(hào)(202)進(jìn)行調(diào)控；若電荷積累量為負(fù)，則增加高壓輸出信號(hào)(202)中的負(fù)高壓值或增加負(fù)高壓占空比，將增加正負(fù)離子束流(203)中的負(fù)離子射流占比進(jìn)而平衡電路中的負(fù)極性電荷積累；
重復(fù)上述反饋控制過程，使得離子液體推力器始終處于在正負(fù)離子電流平衡發(fā)射狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)自中和工作模式，進(jìn)而延長(zhǎng)推力器使用壽命、避免航天器充電。
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