航天器用胶体推进器10kV高压可调束流电源仿真分析研究

近年来,随着微纳卫星编队飞行成为诸如引力波探测等领域的研究热点,推力量级更小的新兴电推进器,例如胶体推进器(Colloid Thruster,CT)的应用前景越来越广泛,尤其是对其电源处理单元(Power Processing Unit,PPU)的需求越来越高。文章针对航天器胶体推进器电源处理单元中10kV高压可调束流电源,设计了一种双管Buck-Boost预稳压电路+罗耶自激震荡器+双向倍压整流的三级式电压升举电路拓扑;选取合适的电路参数,并使用电路仿真软件Saber对前级电路和后级电路分别进行仿真,以证实电路拓扑及参数选择的可行性,进而对整体电路进行仿真,验证设计的准确性。同时,选取了两种由反激构成的备选高压电路进行仿真分析验证,从中甄选出最佳的电路拓扑。仿真结果表明,设计的3种电路都能实现最高至10kV的电压输出,同时,能够实现3kV到10kV之间的大范围调节,满足胶体推进器PPU束流电源的工作指标。

BUCK电压反馈全桥逆变升压可调高压直流电源

针对低温等离子体发生器的相关研究试验,采用BUCK电压反馈全桥逆变升压拓扑,设计了一种可调高压直流电源。为实现电源输出对参考信号的快速跟踪,对电路各模块小信号进行建模,建立了系统环路增益传递函数,并使用Matlab分析原系统稳定性;采用双零-单极补偿器进行补偿,使用Saber对补偿后电路仿真,验证了补偿后电路的静态指标和动态特性。仿真结果表明,电源输出可渐近跟踪给定参考信号,动态特性好,实现了高压直流可调输出,可用于低温等离子体的试验研究。