CN105245132A - 一种霍尔发动机启动供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对电源系统和母线的冲击小的霍尔发动机启动供电系统和方法。所述系统包括阳极电源和滤波电路；阳极电源包括低压电源模块、高压电源模块、辅助电源和使能信号控制电路；低压电源模块和高压电源模块的输入端并联，输出端串联；低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，高压电源模块的输出正作为阳极电源的输出正；阳极电源输出正连接滤波电路的输入正，阳极供电电源输出负连接滤波电路的输入负；滤波电路的输出正连接霍尔电推进器的阳极，输出负连接霍尔电推进器的负极；辅助电源的输入连接母线的正端与负端，辅助电源的输出分别连接低压电源模块和高压电源模块并为之供电；辅助电源的控制端连接使能信号控制电路的输出端。

Description

一种霍尔发动机启动供电系统及方法

技术领域

本发明涉及霍尔电推进器阳极供电方案，具体为一种霍尔发动机启动供电系统及方法。

背景技术

根据霍尔电推进器阳极的工作特性及供电需求，霍尔电推进器启动和稳态工作时，需要310V直流电压为霍尔电推进器阳极供电。在点火成功的短时间内霍尔电推进器有一段不稳定工作的状况，随后逐渐稳定。霍尔电推进器不稳定工作状态持续时间与震幅，和供电方法等有关。

目前的给霍尔电推进器阳极供电的方法是：在开始启动点火时，将供电电源输出的310V直流电压加在霍尔电推进器阳极，等待点火成功并开始工作。

这种供电方法的缺点包括：

1点火成功率不高，点火启动瞬间易突然熄火；

2发动机阳极启动震荡电流比较大，影响霍尔电推进系统寿命；

3在点火成功瞬间，阳极供电电源工作状态由空载突然跳变到满载，对阳极供电电源系统及供电母线冲击较大，影响阳极供电电源寿命和易触发母线过流保护。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种霍尔发动机启动成功率高、震荡电流小，对电源系统和母线的冲击弱的霍尔发动机启动供电系统和方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种霍尔发动机启动供电系统，包括依次连接的阳极电源和滤波电路；所述阳极电源包括低压电源模块、高压电源模块、辅助电源和使能信号控制电路；低压电源模块和高压电源模块的输入端并联，输出端串联；低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，高压电源模块的输出正作为阳极电源的输出正；阳极电源输出正连接滤波电路的输入正，阳极供电电源输出负连接滤波电路的输入负；滤波电路的输出正连接霍尔电推进器的阳极，输出负连接霍尔电推进器的负极；辅助电源的输入连接母线的正端与负端，辅助电源的输出分别连接低压电源模块和高压电源模块并为之供电；辅助电源的控制端连接使能信号控制电路的输出端。

优选的，低压电源模块和高压电源模块的输入端并联，输出端串联时；低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，低压电源模块的输出正通过二极管连接到高压电源模块的输出负，高压电源模块的输出正连接二极管后作为阳极电源的输出正。

优选的，使能信号控制电路包括OC门信号电路、继电器和使能输出电路；继电器的供电端通过OC门信号电路连接母线，常开触点作为输出端连接使能输出电路，使能输出电路的输出端连接辅助电源的控制端。

优选的，低压电源模块的输出电压为155V，高压电源模块的输出为310V。

优选的，低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，经滤波电路连接霍尔电推进器的负极并接地作为公共负极。

一种霍尔发动机启动供电方法，包括如下步骤，

步骤一，控制单元上电与上位机建立通信，并对霍尔发动机启动供电系统进行参数配置；

步骤二，接通母线，依次控制阴极加热电源打开、点火电源打开和阳极电源打开；检测点火状态，如果成功则执行步骤三，如果失败则执行步骤四；

步骤三，关断阴极加热电源和点火电源，使能阳极电源的高压电源模块实现高压供电，启动过程完成，使霍尔推力器进入稳定工作流程，工作在额定工作模式下；

步骤四，关断阴极加热电源和点火电源后，依次关断阳极电源的低压电源模块和供电母线，结束点火操作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过阳极电源的双模块设置实现高/低压输出；每个电源模块输出电压为155V。高压电源模块和低压电源模块均设置了使能端，可以通过外部控制信号作用于使能端控制阳极供电电源高、低压电源模块的工作和断开。阳极供电电源在低压模块打开时输出155V，再打开高压模块可输出310V，从而可根据工作流程输出低压155V和高压310V。因此在霍尔电推进器点火时，使能阳极供电电源低压模块，使霍尔推力器阳极在155V低压供电下点火，这样可提高启动成功率，抑制霍尔推力器点火瞬间的启动震荡。点火瞬间阳极供电电源的输出功率由空载跳变到额定负载的一半，减小了点火成功瞬间对阳极供电电源及供电母线的冲击。霍尔推力器稳定启动后，使能阳极供电电源的高压模块实现高压供电,使霍尔推力器工作在额定工作模式下；并且通过滤波电路的设置能够过滤霍尔电推进器的等离子电流震荡，避免其对供电电路的影响，提高了工作可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实例中所述的启动供电系统的连接结构框图。

图2为本发明实例中所述的使能信号控制电路的结构原理图。

图3为本发明实例中所述的霍尔发动机等离子电流震荡示意图。

图4为本发明实例中所述的高压供电时霍尔发动机阳极电流示意图。

图5为本发明实例中所述的霍尔发动机启动供电方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种霍尔发动机启动供电系统，如图1所示，阳极供电的阳极电源包括低压电源模块和高压电源模块，两模块输入端并联，输出端串联，即低压电源模块的输出负是阳极供电电源的输出负，低压电源模块的输出正连接到高压电源模块的输出负，高压电源模块的输出正是阳极供电电源的输出正。

高压电源模块和低压电源模块均设置了使能端，可以通过外部控制信号作用于使能端控制阳极供电电源高、低压电源模块的工作和断开。

每个电源模块输出电压为155V。因此阳极供电电源在低压模块打开时输出155V，再打开高压模块可输出310V，从而可根据工作流程输出低压155V和高压310V。

如图3所示，霍尔发动机在工作时会产生等离子电流震荡，利用如图1所示的滤波电路对其进行过滤，保护了阳极电源，提高了工作稳定性。

阳极供电电源模块的使能信号控制电路如附图2所示，由控制单元发出阳极供电电源模块开启的OC门信号对继电器线包进行供电，使继电器触点动作，从而使模块使能端处在悬空或者短路状态，实现阳极供电电源模块开启和关闭的状态切换。辅助电源的控制端连接28V控制母线和OC门控制驱动信号。

霍尔电推进器系统供电流程如附图3所示。开始启动的流程为：控制系统上电并建立通信、参数配置、接通母线及其他供电模块、开通阳极低压供电模块、启动状态判断，若失败则关闭退出。若成功再开启阳极高压供电模块，启动流程完成进入稳态工作状态；其在高压供电状态时霍尔发动机阳极电流如图4所示。

经过低高压启动和滤波电路的操作，能够显著降低霍尔电推进器的启动震荡，及其带来的负面影响，霍尔电推进器启动瞬间测试数据如表1所示。

表1不同供电方法点火参数对比

	阳极输出电流震荡	启动震荡持续时间	母线冲击电流
				常规供电方法	1.05A	30s	20.1A
高低压供电方法	0.42A	10s	9.8A

Claims (6)

1.一种霍尔发动机启动供电系统，其特征在于，包括依次连接的阳极电源和滤波电路；

所述阳极电源包括低压电源模块、高压电源模块、辅助电源和使能信号控制电路；

低压电源模块和高压电源模块的输入端并联，输出端串联；低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，高压电源模块的输出正作为阳极电源的输出正；

阳极电源输出正连接滤波电路的输入正，阳极供电电源输出负连接滤波电路的输入负；滤波电路的输出正连接霍尔电推进器的阳极，输出负连接霍尔电推进器的负极；

辅助电源的输入连接母线的正端与负端，辅助电源的输出分别连接低压电源模块和高压电源模块并为之供电；辅助电源的控制端连接使能信号控制电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种霍尔发动机启动供电系统，其特征在于，低压电源模块和高压电源模块的输入端并联，输出端串联时；低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，低压电源模块的输出正通过二极管连接到高压电源模块的输出负，高压电源模块的输出正连接二极管后作为阳极电源的输出正。

3.根据权利要求1所述的一种霍尔发动机启动供电系统，其特征在于，使能信号控制电路包括OC门信号电路、继电器和使能输出电路；继电器的供电端通过OC门信号电路连接母线，常开触点作为输出端连接使能输出电路，使能输出电路的输出端连接辅助电源的控制端。

4.根据权利要求1所述的一种霍尔发动机启动供电系统，其特征在于，低压电源模块的输出电压为155V，高压电源模块的输出为310V。

5.根据权利要求1所述的一种霍尔发动机启动供电系统，其特征在于，低压电源模块的输出负作为阳极供电电源的输出负，经滤波电路连接霍尔电推进器的负极并接地作为公共负极。

6.一种霍尔发动机启动供电方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一，控制单元上电与上位机建立通信，并对霍尔发动机启动供电系统进行参数配置；

步骤二，接通母线，依次控制阴极加热电源打开、点火电源打开和阳极电源打开；检测点火状态，如果成功则执行步骤三，如果失败则执行步骤四；

步骤三，关断阴极加热电源和点火电源，使能阳极电源的高压电源模块实现高压供电，启动过程完成，使霍尔推力器进入稳定工作流程，工作在额定工作模式下；

步骤四，关断阴极加热电源和点火电源后，依次关断阳极电源的低压电源模块和供电母线，结束点火操作。