近年來,隨著微納米技術(shù)的迅速發(fā)展,以及星上探測器、數(shù)據(jù)處理和傳輸設(shè)備日趨小型化,使微小衛(wèi)星的研究和應(yīng)用成為航天技術(shù)發(fā)展的一股新潮流。針對應(yīng)用于體積和功率有限的微小衛(wèi)星的電推進(jìn)系統(tǒng),以脈沖等離子體推力器為研究對象,介紹了電源處理單元的組成和功能。為進(jìn)一步提高脈沖等離子體推力器點(diǎn)火的可靠性和使用壽命,設(shè)計(jì)了應(yīng)用于微小衛(wèi)星電推進(jìn)系統(tǒng)的脈沖等離子體推力器電源處理單元,并對整個(gè)電源處理單元的穩(wěn)定可靠性進(jìn)行研究。結(jié)果表明,充電電源采用恒功率充電方式,在母線電壓6.8 V條件下,以5 W的輸入功率可將儲(chǔ)能電容器恒功率充電致1600 V;放電點(diǎn)火電路采用LC振蕩電路,減小了開關(guān)器件的電流應(yīng)力,在輸入電壓800 V時(shí),點(diǎn)火電流的峰值可高達(dá)100～150 A,這種大電流放電有助于清除火花塞表面的積碳,增加了點(diǎn)火的可靠性。 

【文章來源】：固體火箭技術(shù). 2020,43(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

推力器示意圖

圖1 推力器示意圖PPU負(fù)載為脈沖等離子體推力器，結(jié)合PPT工作原理，在整個(gè)工作工程中，PPU各個(gè)電源的功能如下:(1)控制邏輯電路和星上總線通信，接受衛(wèi)星平臺(tái)的指令，控制各個(gè)輸出電源的工作時(shí)序;(2)充電電路按照工作時(shí)序要求，將衛(wèi)星母線低壓轉(zhuǎn)換成高壓電源輸出。使推力器儲(chǔ)能電容器充電至工作電壓，加在正負(fù)平行極板間形成強(qiáng)電場，并使點(diǎn)火電路的電容器充電至工作電壓;(3)點(diǎn)火電路按照控制邏輯電路的時(shí)序，輸出高壓點(diǎn)火脈沖，儲(chǔ)能電容器經(jīng)點(diǎn)火電路放電，火花塞點(diǎn)火觸發(fā)主放電[19]。

由于一次輸入母線電壓低至6.8 V，輸出電壓高達(dá)2000 V左右，變壓器的最大升壓比達(dá)到了294倍，設(shè)計(jì)難度高，體積難以優(yōu)化。為克服以上問題，本文根據(jù)電源處理單元的技術(shù)指標(biāo)要求，充電電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選用適用于低壓小功率場合的副邊帶有中心抽頭的反激變換結(jié)構(gòu)，電路原理圖如圖3所示。在反激拓?fù)渲校渭?jí)電壓不依賴于匝比關(guān)系，可以在較小的匝比下輸出高壓，降低了變壓器的加工難度同時(shí)減小了體積。設(shè)計(jì)中反激變換器副邊采用繞組串聯(lián)輸出，一個(gè)繞組輸出800 V為點(diǎn)火電源儲(chǔ)能電容充電，兩個(gè)繞組串聯(lián)輸出1600 V為推力器儲(chǔ)能電容充電。反激變壓器的匝比取決于最高輸出電壓，母線電壓和開關(guān)MOSFET漏源可承受電壓電壓。為滿足一級(jí)降額要求，設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)使次級(jí)反射電壓疊加母線電壓和電壓尖峰不超過MOSFET額定漏源電壓一級(jí)降額值。綜合考慮選取額定耐壓值為200V MOSFET開關(guān)管，開關(guān)管關(guān)斷時(shí)承受的最大電壓應(yīng)力為120 V，通過公式:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3368027