一种电推进电源全备份切换电路及切换方法技术

一种电推进电源全备份切换电路及切换方法，电路包括：高压继电器切换电路、故障隔离电路、指令电路、遥测电路、输入输出接口，通过航天器指令对高压继电器切换电路的通断状态设置，将电推进电源的输出功率经故障隔离电路后传送到高压继电器切换指令要求的一个功率输出接口，并提供航天器所需的遥测信息。该电路克服了现有技术中不完全备份带来的可靠性低的问题，能够实现航天器两台电推进电源的完全备份，并对电推进电源的故障进行隔离，提高航天器电推进系统可靠性。

A full backup switching circuit and switching method for electric propulsion power supply

A full backup switching circuit and a switching method for electric propulsion power supply are provided. The circuit includes a switching circuit for high voltage relays, a fault isolation circuit, an instruction circuit, a telemetry circuit and an input-output interface. The switching circuit for high voltage relays is set up by means of a spacecraft instruction, and the output power of the electric propulsion power supply is separated by a fault. After leaving the circuit, it is transmitted to a power output interface required by the switching instruction of the high voltage relay and provides the telemetry information needed by the spacecraft. The circuit overcomes the problem of low reliability caused by incomplete backup in the existing technology, and can realize the complete backup of two electric propulsion power sources of the spacecraft, isolate the fault of the electric propulsion power source and improve the reliability of the electric propulsion system of the spacecraft.

【技术实现步骤摘要】
一种电推进电源全备份切换电路及切换方法
本专利技术涉及一种电推进电源全备份切换电路及切换方法，适用于具有两台或两台以上电推进电源处理单元的电推进航天器。
技术介绍
电推进技术是一种利用电能加速推进工质实现高比冲的航天器推进技术，可有效地节省航天器推进剂携带量、提高航天器平台的承载能力。电推进电源(一般称作电源处理单元)是将航天器供电转换为电推力器所需的各种电源的设备，一般具有电源模块多、电压高、功率及功率密度大等特点。因此，电推进电源中电子元器件承受的电应力水平较高，产品可靠性相对较低。在航天器研制中，通常采用冗余备份方式提高系统可靠性。以国内外通信卫星为例，设计中一般采用4台电推力器、2台电推进电源的配置方式；4台电推力器采用主备冗余方式，电推进电源与电推力器间采用一对二方式连接。根据此连接方式，电推进电源与电推力器形成两个分支，各分支间相互作为备份冗余。当一个分支出现故障时，航天器可关闭该分支的电推进电源和电推力器，使用另一分支进行工作。在恶劣情况下，当电推进系统的两个分支分别出现故障时，如第一分支的电推进电源出现故障且第二分支的电推力器出现故障时，现有设计方案下的电推进系统将完全失效，可能造成航天器整体失效，造成数亿或数十亿人民币的经济损失。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提出一种电推进电源全备份切换电路及切换方法，实现两个及以上电推进电源的完全冗余备份，在航天器电推进系统中电推进电源和电推力器分别出现故障时，可使用正常工作的电推进电源提高航天器电推进系统的可靠性。本专利技术解决的技术方案为：一种电推进电源全备份切换电路(3)，包括：高压继电器切换电路、故障隔离电路、指令电路、遥测电路、输入输出接口；输入输出接口，包括两个功率输入接口、四个功率输出接口、遥测接口和遥控接口；电推进电源的输出功率通过输入输出接口中的一个功率输入接口进入故障隔离电路，经过故障隔离电路进行反向隔离后送至高压继电器切换电路，当高压继电器切换电路接收到航天器通过遥控接口发来的高压继电器切换指令后，指令电路按照高压继电器切换指令，将反向隔离后的电推进电源的输出功率传送到高压继电器切换指令要求的一个功率输出接口；遥测电路将高压继电器切换电路的工作状态进行采集，并通过遥测接口反馈给航天器。优选的故障隔离电路，包括：第一高压隔离二极管组(9)和第二高压隔离二极管组(10)；第一高压隔离二极管组(9)中包括N个高压隔离二极管；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的正极分别连接第一功率输入接口的N个电源正极输入接点，第一功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的负极连接高压继电器切换电路的一个输入；第一功率输入接口的输入接点通过电缆连接至第一电推进电源(1)的输出第二高压隔离二极管组(10)中包括N个高压隔离二极管；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的正极分别连接第二功率输入接口的N个电源正极输入接点，第二功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的负极连接高压继电器切换电路的另一个输入；第二功率输入接口输入接点通过电缆连接至第二电推进电源(2)的输出。另一种优选的故障隔离电路，包括：第一高压隔离二极管组(9)和第二高压隔离二极管组(10)；第一高压隔离二极管组(9)中包括N个高压隔离二极管；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的负极分别连接第一功率输入接口的N个电源负极输入接点，第一功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的正极连接高压继电器切换电路的一个输入；第一功率输入接口的N个输入接点通过电缆连接至第一电推进电源(1)的输出第二高压隔离二极管组(10)中包括N个高压隔离二极管；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的负极分别连接第二功率输入接口的N个电源负极输入接点，第二功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的正极连接高压继电器切换电路的另一个输入；第二功率输入接口的N个输入接点通过电缆连接至第二电推进电源(2)的输出。高压继电器切换电路，包括：第一高压继电器组(4)、第二高压继电器组(5)、第三高压继电器组(6)、第四高压继电器组(7)、第五高压继电器组(8)；第一高压继电器组(4)、第二高压继电器组(5)、第三高压继电器组(6)、第四高压继电器组(7)、第五高压继电器组(8)中，各包含N个高压继电器；第一高压继电器组(4)的N个高压继电器的一端分别连接至第一高压隔离二极管组(9)的N个高压隔离二极管的负极；第一高压继电器组(4)的N个高压继电器的另一端分别连接至第一功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第一电推力器(11)；第二高压继电器组(5)的N个高压继电器的一端分别连接至第一高压隔离二极管组(9)的N个高压隔离二极管的负极；第二高压继电器组(5)的N个高压继电器的另一端分别连接至第二功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第二电推力器(12)；第三高压继电器组(6)的N个高压继电器的一端分别连接至第二高压隔离二极管组(10)的N个高压隔离二极管的负极；第三高压继电器组(6)的N个高压继电器的另一端分别连接至第三功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第三电推力器(13)；第四高压继电器组(7)的N个高压继电器的一端分别连接至第二高压隔离二极管组(10)的N个高压隔离二极管的负极；第四高压继电器组(7)的N个高压继电器的另一端分别连接至第四功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第四电推力器(14)；第五高压继电器组(8)的N个高压继电器的一端分别连接至第一高压隔离二极管组(9)的N个高压隔离二极管的负极；第五高压继电器组(8)的N个高压继电器的另一端分别连接至第二高压隔离二极管组(10)的N个高压隔离二极管的负极。指令电路，可以为单一脉冲指令电路或矩阵指令电路，根据需要选择单一脉冲指令电路或矩阵指令电路，实现五个高压继电器组的开关通断切换。遥测电路可以为：电阻网络遥测电路或矩阵遥测电路，根据需要选择电阻网络遥测电路、矩阵遥测电路，提供对高压继电器组状态的遥测采集功能。一种电推进电源全备份切换电路的切换方法，步骤如下：(1)电推进电源的输出功率通过输入输出接口中的一个功率输入接口进入故障隔离电路；(2)经过故障隔离电路进行反向隔离后送至高压继电器切换电路(3)高压继电器切换电路接收到航天器通过遥控接口发来的高压继电器切换指令后，由指令电路按照高压继电器切换指令，将反向隔离后的电推进电源的输出功率传送到高压继电器切换指令要求的一个功率输出接口；(4)遥测电路将高压继电器切换电路的工作状态进行采集，并通过遥测接口反馈给航天器。步骤(1)和步骤(2)中的故障隔离电路，包括：第一高压隔离二极管组(9)和第二高压隔离二极管组(10)；第一高压隔离二极管组(9)中包括N个高压隔离二极管；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的正极分别连接第一功率输入接口的N个电源正极输入接点，第一功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电推进电源全备份切换电路，其特征在于包括：高压继电器切换电路、故障隔离电路、指令电路、遥测电路、输入输出接口；输入输出接口，包括功率输入接口、功率输出接口、遥测接口和遥控接口；电推进电源的输出功率通过输入输出接口中的一个功率输入接口进入故障隔离电路，经过故障隔离电路进行反向隔离后送至高压继电器切换电路，当高压继电器切换电路接收到航天器通过遥控接口发来的高压继电器切换指令后，指令电路按照高压继电器切换指令，将反向隔离后的电推进电源的输出功率传送到高压继电器切换指令要求的一个功率输出接口；遥测电路将高压继电器切换电路的工作状态进行采集，并通过遥测接口反馈给航天器。

【技术特征摘要】
1.一种电推进电源全备份切换电路，其特征在于包括：高压继电器切换电路、故障隔离电路、指令电路、遥测电路、输入输出接口；输入输出接口，包括功率输入接口、功率输出接口、遥测接口和遥控接口；电推进电源的输出功率通过输入输出接口中的一个功率输入接口进入故障隔离电路，经过故障隔离电路进行反向隔离后送至高压继电器切换电路，当高压继电器切换电路接收到航天器通过遥控接口发来的高压继电器切换指令后，指令电路按照高压继电器切换指令，将反向隔离后的电推进电源的输出功率传送到高压继电器切换指令要求的一个功率输出接口；遥测电路将高压继电器切换电路的工作状态进行采集，并通过遥测接口反馈给航天器。2.根据权利要求1所述的一种电推进电源全备份切换电路，其特征在于：故障隔离电路，包括：第一高压隔离二极管组(9)和第二高压隔离二极管组(10)；第一高压隔离二极管组(9)中包括N个高压隔离二极管；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的正极分别连接第一功率输入接口的N个电源正极输入接点，第一功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的负极连接高压继电器切换电路的一个输入；第一功率输入接口的输入接点通过电缆连接至第一电推进电源(1)的输出第二高压隔离二极管组(10)中包括N个高压隔离二极管；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的正极分别连接第二功率输入接口的N个电源正极输入接点，第二功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的负极连接高压继电器切换电路的另一个输入；第二功率输入接口输入接点通过电缆连接至第二电推进电源(2)的输出。3.根据权利要求1所述的一种电推进电源全备份切换电路，其特征在于：故障隔离电路，包括：第一高压隔离二极管组(9)和第二高压隔离二极管组(10)；第一高压隔离二极管组(9)中包括N个高压隔离二极管；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的负极分别连接第一功率输入接口的N个电源负极输入接点，第一功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第一高压隔离二极管组(9)的N个二极管的正极连接高压继电器切换电路的一个输入；第一功率输入接口的N个输入接点通过电缆连接至第一电推进电源(1)的输出第二高压隔离二极管组(10)中包括N个高压隔离二极管；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的负极分别连接第二功率输入接口的N个电源负极输入接点，第二功率输入接口的N个电源输入接点各自隔离开；第二高压隔离二极管组(10)的N个二极管的正极连接高压继电器切换电路的另一个输入；第二功率输入接口的N个输入接点通过电缆连接至第二电推进电源(2)的输出。4.根据权利要求1所述的一种电推进电源全备份切换电路，其特征在于：高压继电器切换电路，包括：第一高压继电器组(4)、第二高压继电器组(5)、第三高压继电器组(6)、第四高压继电器组(7)、第五高压继电器组(8)；第一高压继电器组(4)、第二高压继电器组(5)、第三高压继电器组(6)、第四高压继电器组(7)、第五高压继电器组(8)中，各包含N个高压继电器；第一高压继电器组(4)的N个高压继电器的一端分别连接至第一高压隔离二极管组(9)的N个高压隔离二极管的负极；第一高压继电器组(4)的N个高压继电器的另一端分别连接至第一功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第一电推力器(11)；第二高压继电器组(5)的N个高压继电器的一端分别连接至第一高压隔离二极管组(9)的N个高压隔离二极管的负极；第二高压继电器组(5)的N个高压继电器的另一端分别连接至第二功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第二电推力器(12)；第三高压继电器组(6)的N个高压继电器的一端分别连接至第二高压隔离二极管组(10)的N个高压隔离二极管的负极；第三高压继电器组(6)的N个高压继电器的另一端分别连接至第三功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第三电推力器(13)；第四高压继电器组(7)的N个高压继电器的一端分别连接至第二高压隔离二极管组(10)的N个高压隔离二极管的负极；第四高压继电器组(7)的N个高压继电器的另一端分别连接至第四功率输出接口的N个输出接点；该N个输出接点通过电缆连接至第四电推力器(14)；第五高压继电器组(8)的N个高压继电器的一端分别连接至第一高压隔离二极管组(9)的N个高压隔离二极管的负极；第五高压继电器组(8)的N个高压继电器的另一端分别连接至第二高压隔离二极管组(10)的N个高压隔离二极管的负极。5.根据权利要求1所述的一种电推进电源全备份切换电路，其特征在于：指令电路为单一脉冲指令电路或矩阵指令电路，根据需要选择单一脉冲指令电路或矩阵指令电路，实现高压继电器组的开关通断切换。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，王敏，魏鑫，仲小清，温正，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11