CN103596348B - 一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，本发明涉及霍尔效应推力器的技术领域。本发明解决了现有LC外回路无法兼顾低频振荡抑制和保护电源功能的问题，本发明的放电电源的正极同时连接一号电阻的一端、一号电感的一端和一号电容的一端，一号电阻的另一端同时连接一号电感的另一端、二号电阻的一端、二号电感的一端和二号电容的一端，二号电阻的另一端同时连接二号电感的另一端、三号电容的一端和霍尔推力器的阳极；放电电源的负极同时加热电源的负极、一号电容的另一端、二号电容的另一端、三号电容的另一端、霍尔推力器阴极的公用负端和点火器的负极，点火器的正极连接霍尔推力器阴极的触持极。本发明适用于霍尔效应推力器的技术领域。

Description

一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路
技术领域
本发明涉及霍尔效应推力器的技术领域。
背景技术
等离子体霍尔效应推力器是利用电场和磁场的共同作用将电能转换为工质动能的一种功能转换装置，是空间推进中使用最多的一种电推力器之一。尽管霍尔推力器的工作电源是直流放电的，但是在实验中观察到频率范围约为1～100kHz的放电电流的振荡，相对于等离子体的振荡称为低频振荡。低频振荡峰峰值往往可以达到放电电流平均值的100%。大幅值的低频振荡会对霍尔推力器的电源系统工作造成冲击，还可能串到卫星上的其它设备中，影响它们的正常工作，并且影响推力器的性能和寿命，因此，低频振荡抑制技术一直是推力器研究的重点问题之一。
在等离子体霍尔效应推力器实际应用中，通常利用电感电容构成的LC外部回路来抑制低频振荡，这种方法尽管在实际应用中能够一定程度的抑制低频振荡，但由于单一的LC外部回路本身的设计原理限制，一旦推力器放电参数变化引起工作点漂移，低频振荡增大，放电电流振荡仍能通过LC外部回路影响放电电源，甚至引起电源输出保护动作，无法兼顾低频振荡抑制和保护电源功能。
发明内容
本发明为了解决现有LC外回路无法兼顾低频振荡抑制和保护电源功能的问题，提出了一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路。
本发明所述一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，它包括放电电源U1和加热电源U2和点火器A1；
它还包括一号电阻R1、二号电阻R2、一号电感L1、二号电感L2、一号电容C0、二号电容C1和三号电容C2；
放电电源U1的正极同时连接一号电阻R1的一端、一号电感L1的一端和一号电容C0的一端，一号电阻R1的另一端同时连接一号电感L1的另一端、二号电阻R2的一端、二号电感L2的一端和二号电容C1的一端，二号电阻R2的另一端同时连接二号电感L2的另一端、三号电容C2的一端和霍尔推力器的阳极；
放电电源U1的负极同时加热电源U2的负极、一号电容C0的另一端、二号电容C1的另一端、三号电容C2的另一端、霍尔推力器阴极的公用负端和点火器A1的负极，点火器A1的正极连接霍尔推力器阴极的触持极，加热电源U2的正极连接霍尔推力器阴极的加热端。
本发明所述等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制回路，有效的解决现有等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路需要大容量电感、推力器工作参数适应范围小的缺点，实现等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制同时对放电电源有效保护。
附图说明
图1为本发明所述电路结构示意图；
图中虚线框内为霍尔效应推力器电路。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，它包括放电电源U1和加热电源U2和点火器A1；
它还包括一号电阻R1、二号电阻R2、一号电感L1、二号电感L2、一号电容C0、二号电容C1和三号电容C2；放电电源U1的正极同时连接一号电阻R1的一端、一号电感L1的一端和一号电容C0的一端，一号电阻R1的另一端同时连接一号电感L1的另一端、二号电阻R2的一端、二号电感L2的一端和二号电容C1的一端，二号电阻R2的另一端同时连接二号电感L2的另一端、三号电容C2的一端和霍尔推力器的阳极；
放电电源U1的负极同时连接加热电源U2的负极、一号电容C0的另一端、二号电容C1的另一端、三号电容C2的另一端、霍尔推力器阴极的公用负端和点火器A1的负极，点火器A1的正极连接霍尔推力器阴极的触持极，加热电源U2的正极连接霍尔推力器阴极的加热端。
本发明所采用的技术方案是将等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路分为两级，第一级为π型低通滤波器，包括一号电阻R1、一号电感L1、一号电容C0和二号电容C1，起到保护电源的作用，第二级为RLC滤波器，包括二号电阻R2、二号电感L2和三号电容C2，起到控制低频振荡的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是将等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路的功能分开处理，分开设计，外回路可以在等离子体霍尔效应推力器较宽的工作点范围内对放电低频振荡起到有效的抑制作用，同时避免了现有LC外回路设计需要大容量电感带来的电感体积大、重量大的缺点，参数易于整定。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路的进一步说明，一号电阻R1的阻值为100Ω、二号电阻R2的阻值为400Ω、一号电感L1和二号电感L2的感抗均为0.1mH、一号电容C0和二号电容C1的电容值均为10uF。
本实施方式所述电阻，一号电阻R1和二号电阻为R2的额定功率为50W，电感、一号电感L1和二号电感L2的最大可通过电流为推力器放电电流的2倍以上，电容一号电容C0，二号电容C1和三号电容C2耐压为推力器放电电压2倍以上。
一号电阻R1、一号电感L1、一号电容C0和二号电容C1组成第一级π型网络，截止频率为7.1kHz，保证只有低于截止频率的信号才能通过，高于截止频率的信号以－40dB/dec衰减。二号电阻R2、二号电感L2和三号电容C2组成的第二级L型网络，二号电感L2利用放电电流振荡通过时产生的电压波动配合三号电容C2的调节作用，调整等离子体霍尔效应推力器使电压达到抑制低频放电电流振荡的目的，二号电阻R2提供必要的阻尼增加系统的稳定性。
具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路的进一步说明，一号电阻R1的阻值为100Ω、二号电阻为R2的阻值为400Ω、一号电感L1的感抗为0.05mH、二号电感L2的感抗为0.1mH、一号电容C0和二号电容C1的电容值均为20uF，三号电容C2的电容值为0.47uF。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路的进一步说明，一号电阻R1和二号电阻R2的阻值均为100Ω，一号电容C0和二号电容C1的电容值均为10uF，一号电感L1和二号电感L2的感抗均为0.1mH，三号电容C2的电容值为0.47uF。
本发明利用放电电流振荡通过电感产生的电压波动配合电容的调节作用，调整等离子体霍尔效应推力器端电压达到抑制低频放电电流振荡的目的，通过电感两端并联电阻消除在LC谐振点频率附近的低频电流波动。

Claims (4)

1.一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，它包括放电电源(U1)和加热电源(U2)和点火器(A1)；
其特征在于，它还包括一号电阻R1、二号电阻R2、一号电感(L1)、二号电感(L2)、一号电容(C0)、二号电容(C1)和三号电容(C2)；
放电电源(U1)的正极同时连接一号电阻R1的一端、一号电感(L1)的一端和一号电容(C0)的一端，一号电阻R1的另一端同时连接一号电感(L1)的另一端、二号电阻R2的一端、二号电感(L2)的一端和二号电容(C1)的一端，二号电阻R2的另一端同时连接二号电感(L2)的另一端、三号电容(C2)的一端和霍尔推力器的阳极；
放电电源(U1)的负极同时加热电源(U2)的负极、一号电容(C0)的另一端、二号电容(C1)的另一端、三号电容(C2)的另一端、霍尔推力器阴极的公用负端和点火器(A1)的负极，点火器(A1)的正极连接霍尔推力器阴极的触持极，加热电源(U2)的正极连接霍尔推力器阴极的加热端；
所述一号电阻、一号电感、一号电容和二号电容组成第一级π型低通滤波器，起到保护电源的作用，所述二号电阻、二号电感和三号电容组成第二级RLC滤波器，起到控制低频振荡的作用。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，其特征在于，一号电阻R1的阻值为100Ω、二号电阻R2的阻值为400Ω、一号电感(L1)和二号电感(L2)的感抗均为0.1mH、一号电容(C0)和二号电容(C1)的电容值均为10uF。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，其特征在于，一号电阻R1的阻值为100Ω、二号电阻为R2的阻值为400Ω、一号电感(L1)的感抗为0.05mH、二号电感(L2)的感抗为0.1mH、一号电容(C0)和二号电容(C1)的电容值均为20uF，三号电容(C2)的电容值为0.47uF。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体霍尔效应推力器低频振荡抑制外回路，其特征在于，一号电阻R1和二号电阻R2的阻值均为100Ω，一号电容(C0)和二号电容(C1)的电容值均为10uF，一号电感(L1)和二号电感(L2)的感抗均为0.1mH，三号电容(C2)的电容值为0.47uF。
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