[发明专利]一种主动抑制导电滑环深层充放电的方法和装置

说明书

本发明涉及一种主动抑制导电滑环深层充放电的方法及装置，属于航天器电气连接绝缘领域。主要包括加热丝、温度传感器、表面电位传感器、信号处理单元、温度控制单元和电源控制模块等部分组成。通过表面电位传感器测量导电滑环绝缘挡板上方的表面电位，通过反演算法得到导电滑环内部的最大电场，当发现危险的电场畸变时，通过加热丝对绝缘挡板三结合点处进行局部加热，提高局部的电导率，从而加快辐射沉积电子的泄放，降低因深层充放电造成绝缘故障发生的可能性。从而大大提高了航天器运行的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种主动抑制导电滑环深层充放电的方法及装置，属于航天器电气连接绝缘领域。

背景技术

卫星主要通过太阳帆板实现能量供应，而导电滑环驱动机构用于实现太阳帆板实时对日，从而最大效率的获得太阳能。导电滑环驱动机构由于直接暴露于太空环境中，当高能电子增强事件发生时，高能电子会穿透铝屏蔽壳，沉积在绝缘挡板和铜质滑道中，但是由于绝缘挡板采用聚酰亚胺材料，其电导率低，沉积的电子会在绝缘介质内部形成电场畸变，当畸变电场超过绝缘介质放电阈值时，会发生静电放电，形成深层充放电效应，严重危害航天器的安全运行，成为卫星少数“单点失效”的环节之一。

目前国内外抑制导电滑环深层充电效应的主要思路是增加铝屏蔽的厚度、改变导电滑环的结构、改变绝缘材料的种类。第一种方法通过增加铝屏蔽的厚度可以显著降低导电滑环深层充放电效应，但是航天器对重量有着严格的要求，现有研究表明铝屏蔽的厚度增大到3mm时辐致电场仍能达到放电阈值。第二种方法通过降低绝缘挡板的高度可以一定程度降低深层充电后的最大电场强度，但是降低程度有限，同时会降低爬电距离，增加沿面闪络等放电事故发生的可能性。第三种方法通过改变绝缘介质的材料，同样可以一定程度降低深层充电后的最大电场强度，但是其他材料应用并不成熟，材料的改变可能会带来其他潜在的风险。上述方法都为深层充放电的被动抑制措施，当高能电子增强事件结束后，较高的电场畸变仍然会持续相当长一段时间。因此，导电滑环如何实现更好的抑制深层充放电效果，保障航天器的安全可靠运行，是需要研究的问题。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明提供的一种主动抑制导电滑环深层充放电的方法及装置，解决了导电滑环受到高能电子辐照时电场畸变严重的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种主动抑制导电滑环深层充放电的方法，包括以下步骤：

S1、通过表面电位传感器采集绝缘挡板的表面电位并将信号传输给信号处理单元；

S2、根据绝缘挡板的表面电位信号，通过信号处理单元找到电场强度大于绝缘介质放电阈值的绝缘挡板，根据电场强度计算需要加热的温度，启动温度控制单元；

S3、温度控制单元控制绝缘挡板内的加热丝进行局部加热，同时利用温度传感器进行温度实时监测，从而提高绝缘挡板的电导率，加速沉积电子的泄放。

进一步地，步骤S2包含以下分步骤：

S21、基于绝缘挡板的表面信号，信号处理单元通过反演算法得到绝缘挡板内部的电场强度，从而找到电场强度大于绝缘介质放电阈值的绝缘挡板；

S22、根据绝缘介质电导率与温度的关系计算不同绝缘挡板需要升高的温度，并将温升信息传输给温度控制模块。

进一步地，步骤S2包含以下分步骤：

S31、根据温升信息，温度控制模块计算加热丝初始电流的大小，同时启动电源控制模块，给不同区域的加热丝提供不同的电流大小；

S32、温度控制模块通过温度传感器检测温度的大小，实时调整加热丝通过电流的大小，同时将电流大小信号传递给电源控制模块，快速准确的提高绝缘挡板的电导率，加快沉积电子的快速泄放，从而主动抑制导电滑环内的深层充放电。