[实用新型]一种应用于屏栅电源的双闭环电压、电流采集电路

说明书

本实用新型公开了一种应用于屏栅电源的双闭环电压、电流采集电路，属于航天屏栅电源技术领域，以解决屏栅电源系统在受到外界干扰时,系统的动态响应速度慢、系统的不稳定问题。该电路的屏栅电源主电路一端连接屏栅电源电路输入端，另一端连接屏栅电源电路输出端，该电路还包括：内环电流采集电路、外环电压采集电路、电流积分器；内环电流采集电路与外环电压采集电路之间并联，其并联端口一端与屏栅电源电路输出端，另一端与电流积分器连接，电流积分器通过比较器与屏栅电源主电路连接。本实用新型具有高增益的电流放大器，可以精确地跟踪电流设定值，在高频段的衰减十分明显，大大降低噪声的干扰，系统的瞬态响应将得到改善。

技术领域

本实用新型属于航天屏栅电源技术领域，具体涉及一种应用于屏栅电源的双闭环电压、电流采集电路。

背景技术

以离子电推进为代表的电推进系统不仅是性能杰出的空间推进系统，更是具有战略意义的航天关键技术。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。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，其中电源处理单元（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，是电推进系统稳定、可靠工作的基础。其中离子推力器PPU中的高压电源就是由屏栅电源输出, 屏栅电源占PPU功率的八成以上。屏栅电源经过多次技术突破，实现了高效率、小型化设计并成功应用。

在现有条件下，若采用全使命应用化学推进很难把航天器发送至目标位置，而应用高比冲电推进可完成相应任务。核电推进、双模式太阳能推进等能够为未来更远距离（太阳系外）的空间使命提供技术支撑。屏栅电源作为PPU的核心组件，屏栅电源也必须在功率密度、效率等指标上有所提高。

当前屏栅电源面对更加复杂的工况，特别是在极端恶劣环境下，其电压输出动态、稳态性能较差，由于多采用传统的单环电压采集电路，当系统受到外界干扰时，待输出电压发生变化后，再由反馈环节做出调节响应，以致屏栅电源系统的动态响应速度慢，甚至造成系统的不稳定。

在传统的单环电压采集电路的基础上增加电流采集电路，构成双闭环电压、电流反馈。电流信号的采集主要使用CASR25-NP高精度霍尔电流传感器，作用于屏栅电源输出端，采集输出电流；电压信号的采集主要由数多个分压电阻组成，采集屏栅电源输出电压。将电流采集电路作为内环，电压采集电路作为外环，电压采集模块采集到的电压误差信号当作电流内环的基准值；电流环将采集到的信号与电压外环的基准值进行比较，经过一系列的调理电路送入TMS320F28335数字信号控制器中并产生8路PWM信号，控制开关管的导通、关断。

为了提升屏栅电源系统的动态性能和稳态性能，本实用新型提出了一种应用于屏栅电源的双闭环电压、电流采集电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于屏栅电源的双闭环电压、电流采集电路，以解决屏栅电源系统在受到干扰时, 系统的动态响应速度慢、系统的不稳定问题。

为了解决以上问题，本实用新型技术方案为：

一种应用于屏栅电源的双闭环电压、电流采集电路，该电路的屏栅电源主电路一端连接屏栅电源电路输入端，另一端连接屏栅电源电路输出端，该电路还包括：内环电流采集电路、外环电压采集电路、电流积分器；内环电流采集电路与外环电压采集电路之间并联，其并联端口一端与屏栅电源电路输出端，另一端与电流积分器连接，电流积分器通过比较器与屏栅电源主电路连接。

进一步的，内环电流采集电路包括依次连接的电流信号采集模块、电流信号调理模块、电流信号接收模块，电流信号采集模块另一端与屏栅电源电路输出端连接，电流信号接收模块另一端与电流积分器连接，电流信号接收模块还连接有电流信号校准模块；