离子推进系统电源
第20卷第23期电子设计工程Vol.20No.23Electronic Design Engineering 2012年12月Dec. 2012
离子推进系统电源研究
成钢，王少宁
（兰州空间技术物理研究所甘肃兰州730000）
摘要：离子推进电源处理单元（PPU ）是组成离子电推进系统的关键设备之一。本文以某离子电推进系统配置的电源处理单元为例，针对多路组合、输出功率大、电压高及时序控制等电源特点，采用不同的电源变换拓扑方案，来实现复杂电源功能。并通过实际电路验证和检测，研究结果满足了设计指标要求。
关键词：离子推进系统；推力器；电源处理单元；验证
中图分类号：V443文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）23-0141-04
Study of a power for ion propulsion system
CHENG Gang WANG Shao -ning
（Lanzhou Institute of Physics ，Lanzhou 730000，China ）
Abstract:The power processing unit is one of the important equipment for ion electric propulsion system. This paper take one kind of power processing unit for ion electric propulsion system as an example ，Be aimed at the power characteristics of many power supplies ，high power output ，high output voltage and time sequence control. Different power convert circuit topology be adopted in order to achieve complicated power. By the practical circuit and test ，the result is successful and fulfil the design target.
Key words:ion propulsion system ；thruster ；Power Processing Unit （PPU ）；test
自从1911年俄罗斯火箭科学家齐奥尔科夫斯基（К. З. 通过卫星平台的电源总线向推力器的加热极，加速极，阳极
电离室等功能单元提供各种电压。Цилоквский）提出电推进概念以来，前苏联和美国相继开始
了近30年的电推进空间飞行试验，到上世纪90年代开始，
电推进正式开始在航天器上应用，到目前为止，电推进系统
已广泛应用于空间任务。
电推进作为一种先进的推进技术，由于其高比冲的优
势，可以降低航天器系统质量、提高寿命、增加有效载荷，已
经成为衡量一颗卫星先进性的重要指标。并且电推进已经是
具有战略竞争力的未来航天器关键技术。
1离子推进器简介
离子推进技术是利用电能（来自太阳能电池或核电反应
堆电源）使推进剂电离，在磁场和电场的作用下，高速喷出，
产生远高于化学推进的喷气速度，可有效减少推进剂的需求
量[1]。离子推进技术，由于其具有高比冲、高效率的特点。
离子推进系统（Ion Push System ，IPS ）由推力器、电源处
理单元（Power Processing Unit ，PPU ）、推进剂供给系统（Xenon 图
1离子推力器示意图Fig. 1Diagram of ion thruster
Feed System ，XFS ）以及数字接口与控制单元（Digital Control
Interface Unit ，DCIU ）4部分组成。离子推力器的基本功能是
产生推力。离子推力器由推力器外壳、放电室、主阴极、中和空
心阴极、离子光学系统（即栅极组件）等几个基本部分构成[2]。
图1为其构造示意图[3]。电源处理单元在控制单元的控制下，
收稿日期：2012-08-09稿件编号：2012080322电源处理单元（PPU ）概述电源处理单元是电推进系统的主要组成部分，它将航天器的母线电压转换为电推进系统的推力器需要的各种电压和电流，是电推进系统稳定、可靠工作的基础。航天器用电源处理单元不仅需具备功率变换功能还需具备接受指令执行各路输出的开关功能、各路电源输出电压作者简介：成钢（1967—），男，陕西铜川人，硕士，高级工程师。研究方向：航天器用DC-DC 变换器研制。
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