降低霍尔推力器启动冲击的放电回路及软启动方法技术

本发明专利技术提供了一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路及软启动方法。所述放电回路在于增加滤波模块，并将励磁线圈置于滤波模块之后。所述软启动方法包括优化供电、供气方式与时序。滤波模块整体上属于RLC低通滤波回路，可以降低放电电流低频振荡对功率处理单元的影响。励磁线圈的接线关系为：线圈正端接推力器的公共地，线圈负端接阳极电源负端，能尽可能降低励磁线圈的电流波动。本发明专利技术能大幅降低霍尔推力器的启动冲击，保证了推力器与功率处理单元能够长时间稳定可靠的工作，有效提高了霍尔推力器的可用点火次数。

Discharge Circuit and Soft Start Method for Reducing Start Impulse of Hall Thruster

The invention provides a discharge circuit and a soft start method for reducing the start shock of Hall thruster. The discharge circuit is to add a filter module and place the excitation coil behind the filter module. The soft start method includes optimizing power supply, gas supply mode and timing. As a whole, the filter module belongs to RLC low-pass filter circuit, which can reduce the impact of low-frequency oscillation of discharge current on power processing unit. The connection relationship of the excitation coil is that the positive end of the coil is connected with the common ground of the thruster, and the negative end of the coil is connected with the negative end of the anode power supply, which can reduce the current fluctuation of the excitation coil as much as possible. The invention can greatly reduce the startup shock of Hall thruster, ensure that the thruster and power processing unit can work stably and reliably for a long time, and effectively improve the available ignition times of Hall thruster.

【技术实现步骤摘要】
降低霍尔推力器启动冲击的放电回路及软启动方法
本专利技术涉及霍尔推力器控制领域，具体地，涉及一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路及软启动方法。
技术介绍
霍尔推力器是目前应用最广泛的电推力器之一，具有推力密度大，比冲高，结构简单等优点。传统的霍尔推力器点火流程如图1所示，启动冲击测试结果如图2所示。传统的点火方式为：阴、阳极供气；点火、加热、阳极、励磁等电源同时以额定方式加电；推力器点着后，关闭点火与加热，推力器以额定方式开始工作；视需要打开辅助励磁。传统的点火方式是在所有的电源都加上电的情况下点火，这时由于阴极的瞬间击穿将产生非常大的瞬间点火电流，在电场的牵引下，极易到达推力器阳极，造成巨大的启动冲击。同时由于推力器的励磁线圈、阴极的加热丝均可看成是感性元件，将瞬间感生出很大的感生电势与电流，危害电源与推力器的可靠性。因此，这种传统启动方式能够保证推力器成功点火，但却危害推力器、电源等的可靠性，同时点火瞬间系统电磁兼容冲击干扰还会影响周围其它设备工作。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路及软启动方法。根据本专利技术提供的一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，所述放电回路包括滤波电路、励磁线圈；励磁线圈串联在滤波电路之后，励磁线圈与辅助励磁电源相连接。优选地，励磁线圈的正端接公共地，励磁线圈的负端接阳极电源的负端；励磁线圈的正端接辅助励磁电源的正端，励磁线圈的负端接辅助励磁电源的负端。优选地，所述滤波电路是RLC低通滤波回路，电感消除回路的交流振荡信号，电阻、电容分别消除回路上的直流振荡信号。优选地，所述滤波电路中，电感量为300～1000uH，电容量为5～30uF，电阻量为50～200Ω。优选地，所述辅助励磁电源能够调节磁场，辅助励磁电源的输出能力为0～30％的额定励磁电流。根据本专利技术提供的一种降低霍尔推力器启动冲击的软启动方法，利用上述的放电回路，所述方法包括以下步骤：弱电离启动步骤：在阴极点着之后，霍尔推力器以20％～40％的额定阳极电压、50％～70％的额定流量启动，使得霍尔推力器以弱电离的方式点火，推力器点着后，关闭阴极电源；加压步骤：阳极电压以10～20伏特每秒的速度，以阶梯或者连续的方式加至额定电压；加流量步骤：将流量在设定时间内以阶梯或者连续的方式加至额定流量。优选地，所述设定时间是1分钟。优选地，在所述弱电离启动步骤之前，还包括：阴极供气步骤：以50％～70％的额定流量开始供气，打开阴极加热、点火。优选地，所述的降低霍尔推力器启动冲击的软启动方法，还包括：辅助励磁步骤：打开辅助励磁电源，设定辅助励磁电流运行辅助励磁电源。优选地，所述辅助励磁电源以0～30％的额定励磁电流运行。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：降低霍尔推力器的启动冲击，保证了推力器与功率处理单元能够长时间稳定可靠的工作，有效提高了霍尔推力器的可用点火次数。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为霍尔推力器传统启动时序示意图；图2为霍尔推力器传统启动方式的冲击测量结果示意图；图3为霍尔推力器软启动放电回路示意图；图4为霍尔推力器软启动时序示意图；图5为霍尔推力器软启动方式的冲击测量结果示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。基于传统启动方式的缺陷，本专利技术提出了一种降低霍尔推力器启动冲击的软启动方法，核心思想是：当推力器以很低的阳极电压点火时，放电通道内为弱电离，此时大部分工质仍是分子态，降低了达到阳极的瞬时电流，加热丝、磁线圈等感生出的电势、电流也非常小，从而降低启动冲击。所述方法的启动时序如图3所示，启动冲击测试结果如图4所示。根据本专利技术提供的一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，所述放电回路包括滤波电路、励磁线圈；励磁线圈串联在滤波电路之后，能降低放电回路振荡引起的励磁电流振荡，励磁线圈与辅助励磁电源相连接。具体地，励磁线圈的正端接公共地，励磁线圈的负端接阳极电源的负端；励磁线圈的正端接辅助励磁电源的正端，励磁线圈的负端接辅助励磁电源的负端。具体地，所述滤波电路是RLC低通滤波回路，电感消除回路的交流振荡信号，电阻、电容分别消除回路上的直流振荡信号。具体地，所述滤波电路中，电感量为300～1000uH，电容量为5～30uF，电阻量为50～200Ω。具体地，所述辅助励磁电源能够调节磁场，辅助励磁电源的输出能力为0～30％的额定励磁电流。根据本专利技术提供的一种降低霍尔推力器启动冲击的方法，利用上述的放电回路，所述方法包括以下步骤：弱电离启动步骤：在阴极点着之后，霍尔推力器以20％～40％的额定阳极电压、50％～70％的额定流量启动，使得霍尔推力器以弱电离的方式点火，推力器点着后，关闭阴极电源；加压步骤：阳极电压以10～20伏特每秒的速度，以阶梯或者连续的方式加至额定电压；加流量步骤：将流量在设定时间内以阶梯或者连续的方式加至额定流量。优选地，所述设定时间是1分钟。具体地，在所述弱电离启动步骤之前，还包括：阴极供气步骤：以50％～70％的额定流量开始供气，打开阴极加热、点火。具体地，所述的降低霍尔推力器启动冲击的方法，还包括：辅助励磁步骤：打开辅助励磁电源，设定辅助励磁电流运行辅助励磁电源。具体地，所述辅助励磁电源以0～30％的额定励磁电流运行。以下结合附图对本专利技术的优选例做进一步阐述。本专利技术是为了解决霍尔推力器启动冲击过大，影响功率处理单元、推力器可靠稳定工作的问题，提供了一种软启动的降低霍尔推力器启动冲击的方法。方法核心思想是：霍尔推力器以很低的阳极电压点火时，放电通道内为弱电离，此时大部分工质仍是分子态，降低了达到阳极的瞬时电流，加热丝、磁线圈等感生出的电势、电流也非常小，从而降低启动冲击。如图3、图4所示，所述方法的特征在于优化放电回路，控制供电、供气方式与时序。所述的优化放电回路包括两部分内容：①增加滤波模块。滤波模块整体上属于RLC低通滤波回路，可以降低放电电流振荡对功率处理单元的影响。其中，电感量L为300～1000uH，电容量C为5～30uF，电阻量R为50～200Ω。②将励磁线圈置于滤波模块之后。励磁线圈的接线关系为：线圈正端接公共地，线圈负端接阳极电源负端，这种接线能尽可能降低励磁线圈的电流波动，保证推力器工作过程中磁场的稳定。所述的供气供电方式及时序为：①以50％～70％的额定流量开始供气；②打开阴极加热、点火；③待阴极点着后，以20％～40％的额定阳极电压启动推力器；④待推力器点着后，关闭点火、加热电源；⑤将阳极电压以10～20伏特每秒的速度，以阶梯或者连续的方式加至额定；⑥再将流量于1分钟内以阶梯或者连续的方式加至额定；⑦视需要打开辅助励磁电源，根据实际情况选择辅助励磁电源的大小，通常为0～30％的额定励磁电流。根据本实施方式，测量了SPT-100的启动冲击，测量结果如图5所示。图5中从下往上的线条依次表示通道CH1至CH8共8个通道的属性值记录，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，其特征在于，所述放电回路包括滤波电路、励磁线圈；励磁线圈串联在滤波电路之后，励磁线圈与辅助励磁电源相连接。

【技术特征摘要】
1.一种降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，其特征在于，所述放电回路包括滤波电路、励磁线圈；励磁线圈串联在滤波电路之后，励磁线圈与辅助励磁电源相连接。2.根据权利要求1所述的降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，其特征在于，励磁线圈的正端接推力器的公共地，励磁线圈的负端接阳极电源的负端；励磁线圈的正端接辅助励磁电源的正端，励磁线圈的负端接辅助励磁电源的负端。3.根据权利要求1所述的降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，其特征在于，所述滤波电路是RLC回路，电感消除回路的交流振荡信号，电阻、电容分别消除回路上的直流振荡信号。4.根据权利要求1所述的降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，其特征在于，所述滤波电路中，电感量为300～1000uH，电容量为5～30uF，电阻量为50～200Ω。5.根据权利要求1所述的降低霍尔推力器启动冲击的放电回路，其特征在于，所述辅助励磁电源能够调节磁场，辅助励磁电源的输出能力为0～30％的额定励磁电流。6.一种降低霍...

【专利技术属性】
技术研发人员：程佳兵，王宣，王亚楠，刘鹏，张敏，苗思薇，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31