CN109812391B - 一种脉冲式推力器推力自动调节电路 - Google Patents
一种脉冲式推力器推力自动调节电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种脉冲式推力器推力自动调节电路，能够对脉冲式推力器的真实放电次数进行计数，准确衡量脉冲式推力器的寿命，并且能够调节推力器系统的平均推力，使推力器的平均推力保持相对恒定。本发明通过检测回路中的脉冲电流对脉冲式推力器的真实放电次数进行计数，避免了通过固态开关触发信号脉冲计数导致的放电次数计数的不准确，实现对脉冲式推力器寿命的准确衡量。本发明通过将推力器真实工作次数与电路工作次数比较，控制器能够通过调节电路系统工作频率调节推力器系统的平均推力，从而使平均推力保持相对恒定，更好地执行脉冲式推力器的推进功能。
Description
技术领域
本发明属于航天器推进技术领域，具体涉及一种脉冲式推力器推力自动调节电路。
背景技术
近年来卫星朝着低成本、分布式的方向发展。微纳卫星具有成本低、研制周期短、扩展能力强、发射方式灵活等优点，微纳卫星对于民用和军用都具有重要应用前景和战略意义。微小卫星以及微纳卫星的快速发展对于推进提出了很高的要求。真空弧推力器(VAT)因其质量小、比冲高和结构简单等优势而成为微纳卫星的理想电推进类型。微小推进主要可满足微纳卫星的推进需求主要包括：(1)阻尼补偿、轨道升降、位置保持和机动、姿态控制以及发射误差修正等；(2)推力可宽范围快速调节，如无拖曳控制以及精确编队飞行等。真空弧推力器的性能和寿命对于满足卫星的推进需求具有重要意义。真空弧推力器系统主要由推力器和电源处理单元(PPU)，PPU采用感性能量存储方式。传统的真空弧推力器PPU中，由固态开关控制电路的充放电，但是触发固态开关的脉冲数并不代表实际的推力器工作次数，而是电路工作的次数，所以通过固态开关触发信号脉冲计数会导致放电次数计数的不准确，不能准确衡量真空弧推力器的寿命；另外，推力器系统的平均推力不能调节，推进器的平均推力无法保持相对恒定，不能更好地执行真空弧推力器的推进功能。
发明内容
本发明提供了一种脉冲式推力器推力自动调节电路，能够对脉冲式推力器的真实放电次数进行计数，准确衡量脉冲式推力器的寿命，并且能够调节推力器系统的平均推力，使推力器的平均推力保持相对恒定。
为实现上述目的，本发明的脉冲式推力器推力自动调节电路，包括电流互感器、电阻器I、比较器、比较器电源、电阻器II、计数器以及控制器，外围设置为脉冲式推力器充放电电路；
其中，脉冲式推力器充放电电路的固态开关受控制器控制；电流互感器中心穿有脉冲式推力器充放电电路中的导线，所述导线中流过脉冲电流；电流互感器两个接线端一端接地，另一端连接至比较器正输入端，电流互感器的两个接线端之间串联电阻器I；比较器的负输入端连接比较器电源正极，供电正极端通过电阻器II连接比较器的输出端，供电负极端接地，输出端连接计数器；比较器电源负极接地；
比较器的参考电压大于或等于电流互感器的感应电压时，比较器输出低电平信号；比较器的参考电压小于电流互感器的感应电压时，比较器输出高电平信号；
计数器用于对比较器输出的高电平信号进行计数，并将计数信息输出到控制器；
控制器通过比较固态开关的开关频率和该频率下推力器工作过程中的总放电次数，对固态开关的开关频率进行调节；所述总放电次数通过计数信息的积累获得。
其中，所述推力器为真空弧推力器。
有益效果：
本发明通过检测回路中的脉冲电流对脉冲式推力器的真实放电次数进行计数，避免了通过固态开关触发信号脉冲计数导致的放电次数计数的不准确，实现对脉冲式推力器寿命的准确衡量。本发明通过将推力器真实工作次数与电路工作次数比较，控制器能够通过调节电路系统工作频率调节推力器系统的平均推力，从而使平均推力保持相对恒定，更好地执行脉冲式推力器的推进功能。
附图说明
图1是本发明真空弧推力器推力自动调节电路示意图；
其中，1-电流互感器，2-电阻器Ⅰ，3-比较器，4-比较器电源，5-电阻器Ⅱ，6-计数器，7-充电电源，8-电感器，9-固态开关，10-真空弧推力器，11-控制器。
具体实施方式
下面结合附图，并举实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明可用于真空弧推力器的推力自动调节，还可以应用于其他类型的脉冲式工作的电推力器的推力自动调节。
以对于真空弧推力器的推力自动调节为例，本实施例在传统感性能量存储电源处理单元的基础上，提出了一种能够对真空弧推力器推力进行自动调节的电路。具体是通过在真空弧推力器PPU传统组成的基础上增加放电计数功能，通过比较推力器系统真实放电次数与推力器电路工作次数，通过自动调节推力器系统工作频率实现对于推力器系统平均推力的自动调节。
本实施例真空弧推力器推力自动调节电路如图1所示，包括电流互感器1、电阻器I2、比较器3、比较器电源4、电阻器II5、计数器6以及控制器11，对由充电电源7、电感器8、受控制器11控制的固态开关9以及真空弧推力器10串联而成的真空弧推力器充放电电路进行自动调节。
其中，电流互感器1中心穿有脉冲式推力器充放电电路中的导线，所述导线中流过脉冲电流；电流互感器1两个接线端一端接地，另一端连接至比较器3正极输入端，电流互感器1的两个接线端之间串联电阻器I2，电阻器I2用于消耗电流互感器1产生的功率；比较器3的负极输入端连接比较器电源正极，供电正极端通过电阻器II5连接比较器3的输出端，供电负极端接地，输出端连接计数器6；比较器电源负极接地。
比较器3的参考电压大于或等于电流互感器1两个接线端之间的感应电压时，比较器3输出低电平信号；比较器3的参考电压小于电流互感器1两个接线端之间的感应电压时，比较器3输出高电平信号；即电流互感器1两个接线端之间的感应电压信号为Vin，比较器3的参考电压为Vref；将感应电压信号Vin与比较器3的参考电压信号Vref进行比较，当Vin>Vref时比较器3出高电平信号，当Vin≤Vref时，比较器3输出低电平信号。高电平信号代表一次真实的放电过程。
计数器6用于对比较器3输出的高电平信号进行计数，并将计数信息输出到控制器11；
控制器11通过计数信息的累积可以获得在真空弧推力器工作过程中的总放电次数，固态开关9的开关频率即为真空弧推力器电路工作次数，控制器11通过比较固态开关9的开关频率和该频率下推力器工作过程中的总放电次数，对固态开关9的开关频率进行调节，实现真空弧推力器电路工作频率的自动调节，从而使推力器系统产生的平均推力保持相对恒定。
感应电压信号Vin的具体获得方式为：真空弧推力器工作时，真空弧推力器电路中的电源处理单元产生的电压峰同时击穿两组阴阳极之间绝缘器上的导电膜，诱导两组阴阳极之间的主放电，放电过程中，真空弧推力器电路的回路中流过脉冲电流，通过电流互感器1将感受到的电流信号转化为电压信号Vin。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种脉冲式推力器推力自动调节电路，其特征在于，包括电流互感器(1)、电阻器I(2)、比较器(3)、比较器电源(4)、电阻器II(5)、计数器(6)以及控制器(11)，外围设置为脉冲式推力器充放电电路；
其中，脉冲式推力器充放电电路的固态开关(9)受控制器(11)控制；电流互感器(1)中心穿有脉冲式推力器充放电电路中的导线，所述导线中流过脉冲电流；电流互感器(1)两个接线端一端接地，另一端连接至比较器(3)正输入端，电流互感器(1)的两个接线端之间串联电阻器I(2)；比较器(3)的负输入端连接比较器电源(4)正极，供电正极端通过电阻器II(5)连接比较器(3)的输出端，供电负极端接地，输出端连接计数器(6)；比较器电源(4)负极接地；
比较器(3)的参考电压大于或等于电流互感器(1)的感应电压时，比较器(3)输出低电平信号；比较器(3)的参考电压小于电流互感器(1)的感应电压时，比较器(3)输出高电平信号；
计数器(6)用于对比较器(3)输出的高电平信号进行计数，并将计数信息输出到控制器(11)；
控制器(11)通过比较固态开关(9)的开关频率和该频率下推力器工作过程中的总放电次数，对固态开关(9)的开关频率进行调节；所述总放电次数通过计数信息的积累获得。
2.如权利要求1所述的一种脉冲式推力器推力自动调节电路，其特征在于，所述推力器为真空弧推力器。
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