BPT-4000霍尔推力器功率处理单元

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1、第39卷第2期2013年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．39，No．2Apr．2013BPT一4000霍尔推力器功率处理单元邱刚，康小录(上海空间推进研究所，上海，200233)摘要：BPT一4000是世界上迄今为止在空间应用中功率最大的霍尔推力器，其配套的功率处理单元输出功率可达4．5kW。详细介绍了BPT一4000功率处理单元的性能参数，内部各电源模块的设计状况。BPT一4000功率处理单元测试结果表明，其各项电性能指标均优于设计要求。关键词：BPT一4000；功率处理单元；霍尔电推进系统中图分类号：V439—34文献标识码：A文章

2、编号：1672—9374(2013)02—0067—06PowerprocessingunitofBPT·-4000HallthrusterQIUGang，KANGXiao—lu(ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai200233，China)Abstract：Sofar，BPT一4000isthegreatestpowerHallthrusterinspaceapplications．Theoutputpowerofitspowerprocessingunitisupto4．5kW．ThespecificationsofBP

3、T-4000powerprocessingunitanddesignofeachpowersupplymoduleinsidetheunitarein仃oducedindetail．Thetestingre—suitshowsthateachperformanceindexofBPT-4000powerprocessingunitisbetterthanitsdesignrequirements．ThesuccessfuldesignexperienceofBPT一4000powerprocessingunithaspositivesig—nificanceforthede

4、velopmentofpowerprocessingunitforHallelectricpropulsionsysteminChina．Keywords：BPT一4000；powerprocessingunit；Hallelectricpropulsionsystem0引言美国A2100卫星平台BPT一4000霍尔推力器配套使用的功率处理单元(PowerProcessingUnit，PPU)由洛克希德·马丁公司(LockheedMartinSpaceSystemCompany，LMSSC)和艾瑞杰特公司(Aerojet)在1．5kWPPU技术基础上开发完成。1．5kwPP

5、U当时是为美国海军研究实验室(NavalResearchLaboratory，NRL)的电推进验证模块配套开发的，在1997年通过了鉴定试验【l】，并于1998年10月成功地在美国国家勘测局的收稿日期：2012—03—07；修回日期：2012—05—28作者简介：邱刚(1980一)，男，工程师，研究领域为空间电推进系统、功率处理单元68火箭推进2013年4月STEX卫星上进行了搭载飞行试验回。相比1．5kWPPU，配套BPT一4000霍尔推力器的PPU最大输出功率高达4．5kW，并且采用了模块化的设计以满足BPT系列推力器的不同功率需求。对阴极加热电源模块、触持极电源模块和

6、磁线圈电源模块进行了简化设计，并采用了多项创新技术以提高PPU的各项电性能和可靠性。BPT一4000PPU2005年通过了鉴定级试验，并于2007年至2009年完成了10400h的寿命试验。BPT一4000霍尔推力器配套使用的PPU如图1所示。图lBVf一40001)1)L鉴定级Fig．1Powerprocessingunit(PPU)forBPT-40002BPT一4000PPU主要构成和功能PPU主要由EMI滤波模块、阳极电源模块、总线1总线2HKM电源模块、辅助电源模块、输出滤波模块、阀驱动器、流量控制器和遥控／遥测I／O口等组成，结构框图如图2所示。厂一一一——～一

7、一一一⋯]MI}波l块PPUHKM电源模块滤波模块阀门驱动器一～一l尔推力器===；妯日极i极L⋯一一二一一J—q}测量功能；阴极电磁阀i乍璺萼一卜其中，EMI滤波模块主要滤除母线上的差模和共模干扰，而输出滤波模块主要抑制霍尔推力器工作时等离子体振荡对PPU的噪声干扰。PPU中阳极电源模块由2个输出功率可达2．25kW的电源模块并联组成，该电源模块功率转换电路中采用了电流反馈技术以提高其对辐射引起的单粒子翻转的抗扰力，电源效率高达93％。HKM电源模块为1个多路输出的单电源模块，可为推力器阴极加热丝、触持极和推力器