大功率离子推力器屏栅电源拓扑技术进展与展望

《大功率离子推力器屏栅电源拓扑技术进展与展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第26卷第4期航天器工程V01．26No．42017年8月SPACECRAFTENGINEERING101大功率离子推力器屏栅电源拓扑技术进展与展望武桐翟浩武荣王其岗王少宁(兰州空问技术物理研究所，兰州730000)摘要将离子推力器电源处理单元(PPU)的屏栅电源拓扑作为研究对象，从电推进发展现状及趋势出发，介绍了国内外的研究进展和应用情况。主要就目前屏栅电源所用到的双全桥并联拓扑、全桥谐振变换器、推挽变换器组成的组合变换器拓扑和全桥软开关拓扑进行论证分析，归纳了各屏栅电源拓扑的技术特点，最后结合我国今后PPU屏栅电源的发展需求，对屏栅电源新技术、新拓扑和功率量级等3方面作出展

2、望，可为今后研制超大功率PPU屏栅电源提供研究方向与技术参考。关键词电推进；离子推力器；屏栅电源；高压大功率中图分类号：V439文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2017．04．016DevelopmentandExpectationofBeamSupplyTopologyforHighPowerIonThrusterWUTongZHAIHaoWURongWANGQigangWANGShaoning(LanzhouInstituteofPhysics，Lanzhou730000，China)Abstract：Thispaperhasastu

3、dyofbeamsupplyinionthruster，includingthedevelopmentstatus，trendandapplicationstatus．Themainanalysisareaboutdual—full—bridgeparallelconvertertopology，combinationtopologyconsistingofresonant—full—bridgeconverterandpush—pullcon—verter，full—bridgecapableofsoftswitchtopology．Theconclusionaboutthe

4、techniquecharacte—risticsofeachbeamsupplyisgiven．Finally，combiningwithdevelopingrequirementofPPUbeamsupplyinChina，anexpectationofbeamsupplyaboutthenewtechnology，newtopologyandnewpowermagnitudeisprovided．Thestudycouldalsoprovidesareferenceaboutthedevel—opmentofsuperhighpowerPPUbeamsupplyinthe

5、future．Keywords：electricpropulsion；ionthruster；beamsupply；high—voltagehigh—power1引言电推进的高比冲优势可以有效降低航天器系统的质量、提高航天器寿命、增加有效载荷，与传统的化学推进方式相比，电推进可以大幅减小推进剂工质质量，适合于长寿命、大功率通信卫星和深空探测器等飞行总冲量大的飞行任务。电推进系统由推力器、电源处理单元(PPU)、推进剂储供系统(XFS)和数字控制单元(DCIU)4部分组成，其中PPU具备功率变换、接收指令执行各路输出的开关、各路电源输出电压及电流的遥测和故障保护功能，是电推进系统

6、稳定、可靠工作的基础。随着电推进任务类型逐渐扩展，推力器功率不收稿日期：2017一0704：修回日期：2017-07—28作者简介：武桐，男，硕士研究生，研究方向为空间电子技术与航天器二次电源。Email：wutonglll9@163．corn。102航天器工程断提升，对PPU性能也有了更高要求口]。在离子推力器PPU中，屏栅电源(BeamSupply)占PPU功率的80％以上，因此屏栅电源是高效率、高功率密度PPU设计的重点。从美国“深空一号”离子推力器成功应用以来，美国、德国、日本等国已在电推进研究方面取得较大进展，屏栅电源也经过多次技术突破，实现了高效率、小型化设计并成功

7、应用，其电路多使用软开关全桥拓扑结构，有效提升高压大功率环境下的工作指标。我国的电推进技术已经进入以实践十三号卫星为代表的工程应用阶段，随着电推进技术应用范围逐渐扩大，对屏栅电源的工作指标要求也会更高。本文结合离子推力器屏栅电源的国内外研究进展，与我国现有屏栅电源进行比较与分析，结合二次电源最新技术，对屏栅电源的发展需求和发展策略进行了论述。2电推进应用概述电推进应用于航天器位置保持、轨道转移、姿态控制和动量轮卸载任务，目前国际上以静电式的离子电推进和霍尔电推进为主。美、德、英、日等国已在通