[发明专利]一种基于航天航空飞行器空中变轨推射等离子体电源

说明书

本发明公开了一种基于航天航空飞行器空中变轨推射等离子体电源，包括电源输入端、电源输出端、多个并联的斩波升降压整流电路、滤波电感、耦合变压器、引弧单元、电流传感器和控制单元。本发明采用n路斩波升降压整流电路交错移相并联组成，后级滤波电感的整流脉波数为单组整流脉波的n倍，由于脉波数量的大幅度提高，在直流输出相同的纹波电流的情况下，滤波电感的体积将大幅度减小，重量也大幅度减轻，为飞行器空中变轨推射等离子体电源所占用的空间体积小型化和轻量化提供了路径解决方案。

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换及等离子体电源控制技术领域，特别是涉及一种基于航天航空飞行器空中变轨推射等离子体电源。

背景技术

航天航空飞行器在空中飞行变轨及改变飞行姿态时，需要一个外加的推力使其飞行器在轨飞行时改变其轨道及姿态飞行。目前飞行器空中变轨所需要的推力一般由飞行器本身所带的变轨发动机产生，但由于变轨发动机在空中实施点火，不仅控制响应速度相对较慢，而且重量大，所占用的空间体积也较大，对于飞行器有限的空间体积和重量来说，采用变轨发动机作为飞行器变轨所需的推力和控制响应速度已经受到技术挑战。

目前现有的飞行器变轨推射发动机及控制系统存在体积大、重量大的缺点，而且还存在控制响应速度相对较慢的缺陷，对于高超音速飞行器而言，降低自身重量和体积可有效降提高飞行速度和降低飞行器的成本等，因此研究一种如何减轻飞行器变轨推射的重量、减小所占用的体积和提高其变轨推射的动态控制响应速度，显得十分重要和必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种基于航天航空飞行器空中变轨推射等离子体电源。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于航天航空飞行器空中变轨推射等离子体电源，包括：

电源输入端，用于与飞行器的蓄电池的输出端连接；

电源输出端，所述电源输出端的正极用于与飞行器的等离子体发生器的阳极连接，所述电源输出端的负极用于与所述等离子体发生器的阴极连接；

多个并联的斩波升降压整流电路，所述斩波升降压整流电路的输入端与所述电源输入端连接；

滤波电感，所述滤波电感的第一端与所述斩波升降压整流电路的输出端正极连接，所述滤波电感的第二端与所述电源输出端的正极连接；

耦合变压器，所述耦合变压器的副边绕组耦接在所述斩波升降压整流电路的输出端负极和所述电源输出端的负极连接之间；

引弧单元，所述引弧单元的输入端与所述电源输入端连接，所述引弧单元的输出端耦接至所述耦合变压器的原边绕组；

电流传感器，所述电流传感器耦接在所述耦合变压器的副边绕组和所述斩波升降压整流电路的输出端负极之间；

控制单元，所述控制单元的电流信号输入端与所述电流传感器的输出端连接，所述控制单元的PWM脉冲信号输出端的数量与斩波升降压整流电路的数量相同，各PWM脉冲信号输出端与各斩波升降压整流电路的控制端分别一一对应连接，所述控制单元的引弧控制信号输出端与所述引弧单元的控制端连接；

其中，所述控制单元用于在接收到点火指令后输出引弧点火信号给所述引弧单元，以便所述引弧单元输出交流引弧脉冲；所述控制单元还用于在所述电流传感器检测到弧电流时输出引弧关闭信号给所述引弧单元，以便所述引弧单元停止输出交流引弧脉冲；所述控制单元还用于输出多个依次相移同电角度的PWM信号给所述多个并联的斩波升降压整流电路，以便所述斩波升降压整流电路输出直流脉冲。

优选的，所述等离子体电源还包括限流电感，所述限流电感耦接在所述滤波电感的第二端和所述等离子体发生器的阳极之间。

优选的，所述等离子体电源还包括假负载，所述假负载耦接在所述滤波电感的第二端和斩波升降压整流电路的输出端负极之间。