[发明专利]一种螺旋波等离子体电推进器的推力调节装置

说明书

本发明公开了一种螺旋波等离子体电推进器的推力调节装置，首先，控制单元接收螺旋波等离子体推进器主控制器发送的推力挡位控制信号，该信号通过控制单元处理后生成两推力调节模块工作状态控制信号，输出该信号至推力调节单元启动推理调节模块工作，然后再输出推力控制信号至推力调节单元调节输出推力大小，同时推力采集单元采集负载输出电流电压信息，根据推力采集单元反馈信息控制单元计算推力误差，之后再次输出推力控制信号至推力调节单元对输出推力值进行修正，提高推力调节精度。

技术领域

本发明属于空间电推进技术领域，更为具体地讲，涉及一种螺旋波等离子体电推进器的推力调节装置。

背景技术

低轨道通信卫星在空间环境需要推进系统完成姿态调整、轨道转移、退役离轨等任务，目前低轨道通信卫星推进系统有化学推进、冷气推进、电推进等推进方式。电推进是一种清洁环保的推进方式，高比冲使得低轨道通信卫星有效荷载大大提高，其工作寿命也更长，该方式具有广阔的发展前景。电推进方式主要通过等离子体源将推进剂惰性气体离子化后产生一定浓度的等离子体，等离子体在外部磁铁线圈的作用下从推进器尾部喷出产生推力推动低轨道通信卫星运动。

射频等离子体源是螺旋波等离子体推进器核心组成部分，随着射频等离子体源输出功率等级的不同，所产生的等离子体浓度也不相同，而等离子体浓度越高所产生的推力也越大，反之亦然。通过调节等离子体源直流输入电压精确调节射频等离子体源输出功率，进而间接调节低轨道通信卫星电推进器推力大小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种螺旋波等离子体电推进器的推力调节装置，对推力进行实时采集、实时调节，从而实现高功率等级推进器的推力调节。

为实现上述发明目的，本发明一种螺旋波等离子体电推进器的推力调节装置，其特征在于，包括：推力采集单元、控制单元和推力调节单元；

所述的推力采集单元的输入接负载传输线，输出接控制单元；推力采集单元具体包括电流采集单元和电压采集单元，用于采集负载输出端的电流电压信号，并输入至控制单元；

所述的控制单元包括两个输入端和一个输出端；其中，两个输入端分别连接推力采集单元和螺旋波等离子体推进器的主控制器，输出端连接推力调节单元；控制单元具体包括控制芯片、信号放大电路、AD采集单元、DA输出单元；

其中，信号放大电路输入端接推力采集单元，输出接AD采集单元，AD采集单元的输出接控制芯片；控制芯片的输出接DA输出单元，DA输出单元的输出端接推力调节单元；

螺旋波等离子体推进器的主控制器发送推力挡位控制信号至控制单元，控制单元读取推力挡位控制信号中的推力挡位，根据推力挡位的大小实时调度两个推力调节模块的运行，其中，当推力挡位大于预设值时，控制单元产生两路控制信号并发生给两个推力调节模块的驱动芯片，并同时驱动两个推力调节模块同时运行；当推力挡位小于预设值时，控制单元产生一路控制信号并发送给默认的第一推力调节模块的驱动芯片，并驱动第一推力调节模块运行，当第一推力调节模块出现故障时，控制单元将控制信号切换至第二推力调节模块的驱动芯片，并驱动第二推力调节模块运行；

另外，控制单元接收推力采集单元采集的电流电压信号，并通过信号放大电路进行放大，再通过AD采集单元将采集的模拟信号转换为数字信号，然后控制芯片对转换后的数字信号进行处理产生推力调节信号，然后推力调节信号通过DA输出单元传输至推力调节单元中的驱动芯片，用于调节两个推力调节模块的运行；

所述推力调节单元包括第一推力调节模块、第二推力调节模块、电感单元和电容单元；

第一推力调节模块又包括第一驱动单元与四个开关单元U1-U4，第一驱动单元由第一驱动芯片及其外围电路组成，而四个开关单元由八个开关管以两两并联的方式组成；第二推力调节模块作为备用调节单元，由第二驱动单元与四个开关单元U5-U8组成，四个开关单元共八个开关管，开关管同样以两两并联的方式组合，该单元结构与连接方式及运行方式同第一推力调节模块相同；