Page 108 - 《真空与低温》2026年第1期

席竹君等：对霍尔推力器大脉冲扰动的系统防护方法研究 105

除了 PPU 自身采取针对软硬件过流保护措施 变换电路、输出滤波电路、反馈控制模块、PWM
外，在整星应用上，不仅要明确推力器的过流保护 控制模块等几个部分，推挽正激功率拓扑图如图 9
阈值，还要明确整星电源控制器（或者是蓄电池）的 所示。
过流保护能力，要确保 PPU 先于整星电源控制器 图 10 为阳极负载阻抗由 281.82 Ω（对应阳极
（或者是蓄电池）保护，在推力器因放电扰动产生瞬 电流 1.1 A）跌落至 31 Ω（对应阳极电流 10 A），脉冲
时大脉冲电流时使 PPU 优先关断自身电源，在保 持续时间 10 ms 时的仿真波形。从图中可以看出，
护电推进 PPU 和电推力器自身的同时，阻断大脉 阳极电流从 1.1 A 突变到 10 A 之后，T1 时间段内，
冲电流，保证不会对整星造成影响。 过流保护措施（主要是 V/I 特性）未起作用，阳极电
源在电压闭环控制下运行，输入母线电流逐渐增大，
3 仿真与验证
峰值约为 143 A；T2 时间段内，V/I 闭环开始起作用，
3.1 V/I 保护下响应特性测试 阳极电源在 V/I 闭环控制下运行，输入母线电流逐
为了验证霍尔推力器发生瞬间大脉冲电流扰 渐下降至最低（接近 0 A）；T3 时间段内，阳极电源

动时，PPU 硬件保护措施的有效性，对某 PPU（输出 达到负载 31 Ω 下的稳态运行工况，母线电流、阳极
V/I 特性见图 7）使用 Matlab R2021a 搭建仿真电路， 电压都恢复正常值并稳定下来。仿真表明，V/I 曲
通过阳极负载阻抗的变化模拟霍尔推力器发生瞬 线保护能够在阳极电流发生突变时，及时作出调整，
间大脉冲电流扰动（阳极电流瞬间变大）的工况。 将电流电压稳定在正常范围内，保证负载稳态工况
仿真电路主要包括输入滤波电路、推挽正激功率 运行，过流保护措施有效。

Q1G1

Q1

D1 D2
Transformer
3
1
V in 2
Q2G2
D3 D4
Q2

图 9 推挽正激功率拓扑图仿真电路
Fig. 9 Simulation circuit of push-pull forward power topology

T1 T2
150 T3 3.2 保护措施试验验证
母线电流/A 100 其硬件保护（控制芯片保护、过流保护电路）及软件
单机模样件对
采用地面测试设备，利用某
PPU
50
−50 0 保护等过流保护措施进行实物验证，参与测试的设备
阳极电流/A 10 8 6 4 2 模拟大脉冲电流功能的推力器负载设备、示波器。
有上位机系统，某
单机模样件、地面电源、具备
PPU
该
的过流保护电路过流保护点为
100 A/
PPU
0
1 ms，验证过程中，在 310 V（额定输出电压）稳定点
400
阳极电压/V 300 火情况下进行变载试验（利用负载模拟阳极瞬间
200
大脉冲电流），设置推力器负载阳极电流由
1.1 A
100
0
0.040 0.045 0.050 0.055 0.060 0.065 0.070 （输出额定电流）跃变到 10 A，持续时间大于 1 ms，
偏移量=0 时间/s
观察示波器波形变化（紫色为阳极电压，黄色为母
图 10 输出电流 10 A/10 ms 仿真波形 线电流）。
Fig. 10 Simulation waveform of output current 10 A/10 ms 图 11（a）为 PPU 触发保护波形，在负载阳极电