一種霍爾發動機啟動供電系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及霍爾電推進器陽極供電方案，具體為一種霍爾發動機啟動供電系統及 方法。
【背景技術】
[0002] 根據霍爾電推進器陽極的工作特性及供電需求，霍爾電推進器啟動和穩態工作 時，需要310V直流電壓為霍爾電推進器陽極供電。在點火成功的短時間內霍爾電推進器有 一段不穩定工作的狀況，隨后逐漸穩定。霍爾電推進器不穩定工作狀態持續時間與震幅，和 供電方法等有關。
[0003] 目前的給霍爾電推進器陽極供電的方法是：在開始啟動點火時，將供電電源輸出 的310V直流電壓加在霍爾電推進器陽極，等待點火成功并開始工作。
[0004] 這種供電方法的缺點包括：
[0005] 1點火成功率不高，點火啟動瞬間易突然熄火；
[0006] 2發動機陽極啟動震蕩電流比較大，影響霍爾電推進系統壽命；
[0007] 3在點火成功瞬間，陽極供電電源工作狀態由空載突然跳變到滿載，對陽極供電電 源系統及供電母線沖擊較大，影響陽極供電電源壽命和易觸發母線過流保護。
【發明內容】
[0008] 針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種霍爾發動機啟動成功率高、震蕩電 流小，對電源系統和母線的沖擊弱的霍爾發動機啟動供電系統和方法。
[0009] 本發明是通過以下技術方案來實現：
[0010] -種霍爾發動機啟動供電系統，包括依次連接的陽極電源和濾波電路；所述陽極 電源包括低壓電源模塊、高壓電源模塊、輔助電源和使能信號控制電路；低壓電源模塊和高 壓電源模塊的輸入端并聯，輸出端串聯；低壓電源模塊的輸出負作為陽極供電電源的輸出 負，高壓電源模塊的輸出正作為陽極電源的輸出正；陽極電源輸出正連接濾波電路的輸入 正，陽極供電電源輸出負連接濾波電路的輸入負；濾波電路的輸出正連接霍爾電推進器的 陽極，輸出負連接霍爾電推進器的負極；輔助電源的輸入連接母線的正端與負端，輔助電源 的輸出分別連接低壓電源模塊和高壓電源模塊并為之供電；輔助電源的控制端連接使能信 號控制電路的輸出端。
[0011] 優選的，低壓電源模塊和高壓電源模塊的輸入端并聯，輸出端串聯時；低壓電源模 塊的輸出負作為陽極供電電源的輸出負，低壓電源模塊的輸出正通過二極管連接到高壓電 源模塊的輸出負，高壓電源模塊的輸出正連接二極管后作為陽極電源的輸出正。
[0012] 優選的，使能信號控制電路包括OC門信號電路、繼電器和使能輸出電路；繼電器 的供電端通過OC門信號電路連接母線，常開觸點作為輸出端連接使能輸出電路，使能輸出 電路的輸出端連接輔助電源的控制端。
[0013] 優選的，低壓電源模塊的輸出電壓為155V，高壓電源模塊的輸出為310V。
[0014] 優選的，低壓電源模塊的輸出負作為陽極供電電源的輸出負，經濾波電路連接霍 爾電推進器的負極并接地作為公共負極。
[0015] -種霍爾發動機啟動供電方法，包括如下步驟，
[0016] 步驟一，控制單元上電與上位機建立通信，并對霍爾發動機啟動供電系統進行參 數配置；
[0017] 步驟二，接通母線，依次控制陰極加熱電源打開、點火電源打開和陽極電源打開； 檢測點火狀態，如果成功則執行步驟三，如果失敗則執行步驟四；
[0018] 步驟三，關斷陰極加熱電源和點火電源，使能陽極電源的高壓電源模塊實現高壓 供電，啟動過程完成，使霍爾推力器進入穩定工作流程，工作在額定工作模式下；
[0019] 步驟四，關斷陰極加熱電源和點火電源后，依次關斷陽極電源的低壓電源模塊和 供電母線，結束點火操作。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：
[0021] 本發明通過陽極電源的雙模塊設置實現高/低壓輸出；每個電源模塊輸出電壓為 155V。高壓電源模塊和低壓電源模塊均設置了使能端，可以通過外部控制信號作用于使能 端控制陽極供電電源高、低壓電源模塊的工作和斷開。陽極供電電源在低壓模塊打開時輸 出155V，再打開高壓模塊可輸出310V，從而可根據工作流程輸出低壓155V和高壓310V。因 此在霍爾電推進器點火時，使能陽極供電電源低壓模塊，使霍爾推力器陽極在155V低壓供 電下點火，這樣可提高啟動成功率，抑制霍爾推力器點火瞬間的啟動震蕩。點火瞬間陽極供 電電源的輸出功率由空載跳變到額定負載的一半，減小了點火成功瞬間對陽極供電電源及 供電母線的沖擊。霍爾推力器穩定啟動后，使能陽極供電電源的高壓模塊實現高壓供電， 使霍爾推力器工作在額定工作模式下；并且通過濾波電路的設置能夠過濾霍爾電推進器的 等離子電流震蕩，避免其對供電電路的影響，提高了工作可靠性和穩定性。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明實例中所述的啟動供電系統的連接結構框圖。
[0023] 圖2為本發明實例中所述的使能信號控制電路的結構原理圖。
[0024] 圖3為本發明實例中所述的霍爾發動機等離子電流震蕩示意圖。
[0025] 圖4為本發明實例中所述的高壓供電時霍爾發動機陽極電流示意圖。
[0026] 圖5為本發明實例中所述的霍爾發動機啟動供電方法流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而 不是限定。
[0028] 本發明一種霍爾發動機啟動供電系統，如圖1所示，陽極供電的陽極電源包括低 壓電源模塊和高壓電源模塊，兩模塊輸入端并聯，輸出端串聯，即低壓電源模塊的輸出負是 陽極供電電源的輸出負，低壓電源模塊的輸出正連接到高壓電源模塊的輸出負，高壓電源 模塊的輸出正是陽極供電電源的輸出正。
[0029] 高壓電源模塊和低壓電源模塊均設置了使能端，可以通過外部控制信號作用于使 能端控制陽極供電電源高、低壓電源模塊的工作和斷開。
[0030] 每個電源模塊輸出電壓為155V。因此陽極供電電源在低壓模塊打開時輸出155V， 再打開高壓模塊可輸出310V，從而可根據工作流程輸出低壓155V和高壓310V。
[0031] 如圖3所示，霍爾發動機在工作時會產生等離子電流震蕩，利用如圖1所示的濾波 電路對其進行過濾，保護了陽極電源，提高了工作穩定性。
[0032] 陽極供電電源模塊的使能信號控制電路如附圖2所示，由控制單元發出陽極供電 電源模塊開啟的OC門信號對繼電器線包進行供電，使繼電器觸點動作，從而使模塊使能端 處在懸空或者短路狀態，實現陽極供電電源模塊開啟和關閉的狀態切換。輔助電源的控制 端連接28V控制母線和OC門控制驅動信號。
[0033] 霍爾電推進器系統供電流程如附圖3所示。開始啟動的流程為：控制系統上電并 建立通信、參數配置、接通母線及其他供電模塊、開通陽極低壓供電模塊、啟動狀態判斷，若 失敗則關閉退出。若成功再開啟陽極高壓供電模塊，啟動流程完成進入穩態工作狀態；其在 高壓供電狀態時霍爾發動機陽極電流如圖4所示。
[0034] 經過低高壓啟動和濾波電路的操作，能夠顯著降低霍爾電推進器的啟動震蕩，及 其帶來的負面影響，霍爾電推進器啟動瞬間測試數據如表1所示。
[0035] 表1不同供電方法點火參數對比
【主權項】
1. 一種霍爾發動機啟動供電系統，其特征在于，包括依次連接的陽極電源和濾波電 路； 所述陽極電源包括低壓電源模塊、高壓電源模塊、輔助電源和使能信號控制電路； 低壓電源模塊和高壓電源模塊的輸入端并聯，輸出端串聯；低壓電源模塊的輸出負作 為陽極供電電源的輸出負，高壓電源模塊的輸出正作為陽極電源的輸出正； 陽極電源輸出正連接濾波電路的輸入正，陽極供電電源輸出負連接濾波電路的輸入 負；濾波電路的輸出正連接霍爾電推進器的陽極，輸出負連接霍爾電推進器的負極； 輔助電源的輸入連接母線的正端與負端，輔助電源的輸出分別連接低壓電源模塊和高 壓電源模塊并為之供電；輔助電源的控制端連接使能信號控制電路的輸出端。2. 根據權利要求1所述的一種霍爾發動機啟動供電系統，其特征在于，低壓電源模塊 和高壓電源模塊的輸入端并聯，輸出端串聯時；低壓電源模塊的輸出負作為陽極供電電源 的輸出負，低壓電源模塊的輸出正通過二極管連接到高壓電源模塊的輸出負，高壓電源模 塊的輸出正連接二極管后作為陽極電源的輸出正。3. 根據權利要求1所述的一種霍爾發動機啟動供電系統，其特征在于，使能信號控制 電路包括OC門信號電路、繼電器和使能輸出電路；繼電器的供電端通過OC門信號電路連接 母線，常開觸點作為輸出端連接使能輸出電路，使能輸出電路的輸出端連接輔助電源的控 制端。4. 根據權利要求1所述的一種霍爾發動機啟動供電系統，其特征在于，低壓電源模塊 的輸出電壓為155V，高壓電源模塊的輸出為310V。5. 根據權利要求1所述的一種霍爾發動機啟動供電系統，其特征在于，低壓電源模塊 的輸出負作為陽極供電電源的輸出負，經濾波電路連接霍爾電推進器的負極并接地作為公 共負極。6. -種霍爾發動機啟動供電方法，其特征在于，包括如下步驟， 步驟一，控制單元上電與上位機建立通信，并對霍爾發動機啟動供電系統進行參數配 置； 步驟二，接通母線，依次控制陰極加熱電源打開、點火電源打開和陽極電源打開；檢測 點火狀態，如果成功則執行步驟三，如果失敗則執行步驟四； 步驟三，關斷陰極加熱電源和點火電源，使能陽極電源的高壓電源模塊實現高壓供電， 啟動過程完成，使霍爾推力器進入穩定工作流程，工作在額定工作模式下； 步驟四，關斷陰極加熱電源和點火電源后，依次關斷陽極電源的低壓電源模塊和供電 母線，結束點火操作。
【專利摘要】本發明提供一種對電源系統和母線的沖擊小的霍爾發動機啟動供電系統和方法。所述系統包括陽極電源和濾波電路；陽極電源包括低壓電源模塊、高壓電源模塊、輔助電源和使能信號控制電路；低壓電源模塊和高壓電源模塊的輸入端并聯，輸出端串聯；低壓電源模塊的輸出負作為陽極供電電源的輸出負，高壓電源模塊的輸出正作為陽極電源的輸出正；陽極電源輸出正連接濾波電路的輸入正，陽極供電電源輸出負連接濾波電路的輸入負；濾波電路的輸出正連接霍爾電推進器的陽極，輸出負連接霍爾電推進器的負極；輔助電源的輸入連接母線的正端與負端，輔助電源的輸出分別連接低壓電源模塊和高壓電源模塊并為之供電；輔助電源的控制端連接使能信號控制電路的輸出端。
【IPC分類】F03H1/00, H02P1/10
【公開號】CN105245132
【申請號】CN201510673072
【發明人】張建渝, 康小錄, 成渭民, 王波, 張萍, 張新平
【申請人】中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月16日