CN113530777B - 离子电推进***栅极闪烁安全保护方法、装置和存储介质 - Google Patents

离子电推进***栅极闪烁安全保护方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法。该方法包括：步骤(1)，监测离子电推进***的当前栅极电流Ib；步骤(2)，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号；当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，返回执行步骤(1)，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，执行步骤(3)的将栅极电压及栅极电流调整为0的操作，当所述过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1，执行步骤(4)的判断及操作。利用本发明实施例提供的技术方案，可以在避免频繁重复启动的前提下为离子电推进***提供安全保护，保障卫星的在轨安全运行。

Description

离子电推进***栅极闪烁安全保护方法、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法、装置、存储介质和计算机程序产品，属于离子电推进***安全保护技术领域。
背景技术
由于高功率，例如5kW多模式离子电推进***具有高比冲、长寿命的特点，很多大型先进卫星配备了该离子电推进***，但离子电推进***在点火工作过程中，离子推力器的栅极工作电压最高达到1450V，由于微尘、溅射沉积物、栅极毛刺等原因，在离子推力器点火时不可避免的产生栅极瞬间短路现象，称为栅极闪烁。
栅极闪烁是离子推力器固有的工作特性，因为涉及到高压电源瞬间短路，若没有防护措施，可能对整星的供配电安全、电磁兼容性造成危害，严重情况下可能导致卫星失效。国外离子电推进***在早期的在轨验证过程中，曾经因为离子电推进***的栅极闪烁故障导致飞行任务失败。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法、装置、存储介质和计算机程序产品，在避免频繁重复启动的前提下为离子电推进***提供安全保护，保障卫星的在轨安全运行。
本发明实施例提供一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法，包括：
步骤(1)，监测离子电推进***的当前栅极电流Ib；
步骤(2)，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号；当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，返回执行步骤(1)，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，执行步骤(3)，当所述过流信号的持续时间大于等于所述t0且小于等于所述时间t1，执行步骤(4)，t1>t0；
步骤(3)，PWM调制器将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，所述PWM调制器重启，经过设定时间t2，当所述栅极电压和栅极电流分别恢复为正常点火工况下的栅极电压Vb0和栅极电流Ib0时，返回步骤(1)；
步骤(4)，调整栅极闪烁次数计数器，将栅极闪烁次数N加1，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，返回执行步骤(1)，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，所述PWM调制器将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1，当所述软复位次数M小于等于第三设定阈值M0时，返回执行步骤(1)，当所述软复位次数M大于所述第三设定阈值M0时，所述离子电推进***结束点火。
本发明实施例提供一种离子电推进***栅极闪烁安全保护装置，包括：
栅极电流监测模块，用于监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号，当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，持续监测并判断所述当前栅极电流Ib是否为过流信号，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，向PWM调制器发送控制信号，当所述过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1，向主控制器发送栅极闪烁信号，t1>t0；
所述PWM调制器，用于根据所述控制信号触发栅极电源调节模块使其将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，并重启，经过设定时间t2，当所述栅极电压和栅极电流分别恢复为正常点火工况下的栅极电压Vb0和栅极电流Ib0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib；
所述主控制器，用于触发栅极闪烁次数计数器使其将栅极闪烁次数N加1，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，触发所述栅极电源调节模块使其将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1，当所述软复位次数M小于等于第三设定阈值M0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，当所述软复位次数M大于所述第三设定阈值M0时，控制所述离子电推进***结束点火。
本发明实施例提供一种非易失性存储介质，包括：计算机程序产品，当所述计算机程序产品被执行时执行方法的步骤。
本发明实施例提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品被处理器执行时执行方法的步骤。
在本发明实施例中，通过判断当前栅极电流Ib是否大于第一设定阈值来判断当前栅极电流Ib是否为过流信号，当判定该当前栅极电流Ib为过流信号且持续时间大于时间t1时，为避免长时间过流导致的栅极闪烁，则将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，然后再重启。当过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1时，说明过流时间不是太长且在安全范围内，此时不立即重启而是判断栅极闪烁次数N是否大于第二设定阈值N0，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且软复位次数M大于所述第三设定阈值时M0时，则认为此时栅极闪烁带来的危险性非常大，则离子电推进***结束点火，以确保离子电推进***及卫星的安全。利用本发明实施例提供的技术方案可以避免栅极闪烁对离子电推进***及卫星造成的安全危害。在方案实施过程中通过对过流时间和栅极闪烁次数的判断及根据判断结果采取相应措施，可以在保障离子电推进***及卫星安全的前提下避免电源***的重复启动和离子电推进***的重复熄火、点火，进而可以更有效保障推进***及卫星的良好运行，提高其在轨寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法的流程示意图；
图2为本发明栅极闪烁安全保护方法示意图；
图3为本发明实施例提供的一种离子电推进***栅极闪烁安全保护装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
为了防护离子电推进***栅极闪烁对***及整星造成危害，本发明设计了一种针对离子电推进***的栅极闪烁安全保护方法。
针对离子电推进***的栅极闪烁特性，需要解决以下几个技术问题：
(1)根据离子电推进***点火过程中发生栅极闪烁时的屏栅电流变化特点，提出针对性的栅极闪烁判定条件；
(2)针对离子电推进***固有的栅极闪烁特性，制定合理的处理策略，分别对应轻度闪烁、中度闪烁以及严重闪烁，在轻度闪烁情况下应保证点火连续性，不中断点火，在中度闪烁时通过有限次数的软复位，尽量让***自动恢复正常点火工况，在严重闪烁时，应该关闭屏栅电源调节模块输出，确保整星安全。
(3)在发生栅极闪烁时，电推进控制单元对栅极闪烁累计次数以及软复位次数进行记录和存储，作为评估离子电推进***功能性能的重要参数。
电源处理单元内设有PWM调制器、栅极电流监测模块、栅极电源调节模块和主控制器；
PWM(脉冲宽度调制)调制器，通过PWM调制信号实现栅极电源调节模块的输出电压调节。
栅极电流监测模块，实时监测离子电推进***点火过程中的栅极当前电流值。
栅极电源调节模块，输出栅极电压，作为离子电推进***工质的加速电压。
和主控制器，实时监测栅极电流模块发送的过流信号，完成栅极闪烁的诊断，并根据一定时间内栅极闪烁的累计次数不同采取不同的处理策略。
电推进控制单元，功能为：通过电源处理单元发送的软复位次数遥测，完成离子电推进***栅极短路的故障诊断，并作出***关机处理，停止点火，确保整星安全。
图1为本发明实施例提供的一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：
步骤101，监测离子电推进***的当前栅极电流Ib。
步骤102，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号；当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，返回执行步骤101，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，执行步骤103，当所述过流信号的持续时间大于等于所述t0且小于等于所述时间t1，执行步骤104，t1>t0。
步骤103，脉冲宽度调制，PWM，调制器将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，所述PWM调制器重启，经过设定时间t2，当所述栅极电压和栅极电流分别恢复为正常点火工况下的栅极电压Vb0和栅极电流Ib0时，返回步骤101。
步骤104，调整栅极闪烁次数计数器，将栅极闪烁次数N加1，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，返回执行步骤101，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，所述PWM调制器将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1，当所述软复位次数M小于等于第三设定阈值M0时，返回执行步骤101，当所述软复位次数M大于所述第三设定阈值M0时，所述离子电推进***结束点火。
在本发明一实施例中，第一设定阈值包括：1.2Ib0，所述Ib0包括：正常点火工况下的栅极电流。
在本发明一实施例中，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于第二设定阈值N0时，返回执行步骤101包括：当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N1和N2均小于等于所述第二设定阈值N0时，返回执行步骤101。在本实施例中，当N1和N2均小于等于所述第二设定阈值N0时，则认为处于安全范围内，可暂不作处理，持续监测当前栅极电流Ib即可。
在本发明一实施例中，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，所述PWM调制器将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1包括：当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N2>N1>N0时，或N1≤N0，且N2>N0时，将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1。在本实施例中，当在Δt分别为2.5s和5s时的栅极闪烁次数均大于第二设定阈值N0且在5s时的栅极闪烁次数大于在2.5s时的闪烁次数，则认为栅极闪烁次数大于安全阈值且持续增加。为了保证离子电推进***的安全，则将栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1。
如图2所示，本发明一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法，优选方案步骤如下：
(1)离子电推进***点火时，设正常点火工况下，栅极电流为Ib0，栅极电压为Vb0，设定当前栅极电流为Ib；
(2)持续监测当前栅极电流，若当前栅极电流Ib满足Ib>1.2Ib0，判定当前栅极电流Ib为过流信号，当该过流信号的持续时间大于时间t1，进行步骤(3)。当该过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1，执行步骤(5)，t1>t0。
(3)电源处理单元内设有PWM调制器、栅极电流监测模块、栅极电源调节模块和主控制器；
栅极电流监测模块检测到Ib>1.2Ib0时，发出控制信号至PWM调制器，进行步骤(4)；并发出过流信号至主控制器，进行步骤(5)；
(4)PWM调制器在控制信号的控制下，调节栅极电源调节模块的输出电压降至0，栅极电源调节模块的输出电压作为离子电推进***的栅极电压，即输出的栅极电压降低到0；此时，栅极电源调节模块的输出电流为0，即输出的栅极电流降为0；在输出的栅极电流降为0后，PWM调制器自动重新启动，经过设定的t2秒后，调节栅极电源调节模块的输出电压恢复至Vb0，同时前栅极电流为Ib同步恢复到Ib0，实现栅极电压和电流的重新建立，返回步骤(2)；
(5)主控制器实时监测过流信号，若过流信号持续时间超过设定的时间t0后，则判定发生了1次栅极闪烁，同时主控制器开始记录栅极闪烁次数，进入步骤(6)；若过流信号持续时间小于等于设定的时间t0，则主控制器判定未发生栅极闪烁，返回步骤(2)；
(6)当主控制器监测到第1次栅极闪烁后开始计时，记为T0，在[T0到T0+2.5s]内，主控制器记录栅极闪烁累计次数,设为N1；在(T0到T0+5s]内，主控制器记录栅极闪烁累计次数，设为N2；设栅极闪烁累计次数判定阈值为N0，若N1>N0，则继续判断N2是否大于N1，若N2>N1，则进行步骤(7)，否则计时停止，返回步骤(2)；若N1≤N0，则继续判断N2是否大于N0，若N2>N0，则进行步骤(7)，否则计时停止，返回步骤(2)；
(7)主控制器主动发出复位控制信号，调节栅极电源调节模块的输出电压为0，栅极电源调节模块的输出电压作为离子电推进***的栅极电压，即输出的栅极电压降低到0；栅极电压降低到0后，等待设定的时间t3后，然后主控制器发出控制信号，控制栅极电源调节模块的输出电压恢复到Vb0；主控制器主动发出复位控制信号开始至栅极电源调节模块在控制信号的控制下实现输出电压恢复到Vb0，完成一次软复位，同时将软复位次数M增加1次，软复位次数初始为0；每完成一次软复位后，向电推进控制单元发送遥测信号，该遥测信号中包含当前栅极闪烁累计次数(N1和N2)和软复位次数M；
(8)电推进控制单元实时接收电源处理单元发出的遥测信号，即对当前软复位次数M进行监测，若当前软复位次数M大于设定的次数M0，则判定离子电推进***的栅极出现短路故障，电推进控制单元给电源处理单元中的主控制器发出关机指令，在关机指令控制下，PWM调制器控制栅极电源调节模块的输出关闭，结束点火；若当前软复位次数M小于等于设定的次数M0，返回步骤(2)。
以SJ-20卫星离子电推进***栅极闪烁保护方法为优选方案。
如图2所示，本发明的一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法具体流程如下：(1)离子电推进***点火时，设正常点火工况下，栅极电流为Ib0＝3.68A，栅极电压为Vb0＝1450V，设定当前栅极电流为Ib；
(2)持续监测当前栅极电流，若当前栅极电流Ib满足Ib>1.2Ib0，则认为当前栅极电流Ib为过流信号，当该过流信号的持续时间大于500毫秒进行步骤(3)。当过流信号的持续时间大于50微秒小于等于500毫秒，则执行步骤(5)。
(3)电源处理单元内设有PWM调制器、栅极电流监测模块、栅极电源调节模块和主控制器；
栅极电流监测模块检测到Ib>1.2Ib0时，发出控制信号至PWM调制器，进行步骤(4)；并发出过流信号至主控制器，进行步骤(5)；
(4)PWM调制器在控制信号的控制下，调节栅极电源调节模块的输出电压降至0，栅极电源调节模块的输出电压作为离子电推进***的栅极电压，即输出的栅极电压降低到0；此时，栅极电源调节模块的输出电流为0，即输出的栅极电流降为0；在输出的栅极电流降为0后，PWM调制器自动重新启动，经过设定的t2(t2优选为1.5s)秒后，调节栅极电源调节模块的输出电压恢复至Vb0，同时前栅极电流为Ib同步恢复到Ib0，实现栅极电压和电流的重新建立，返回步骤(2)；
(5)主控制器实时监测过流信号，若过流信号持续时间超过设定的时间t0(t0优选为50μs)后，则判定发生了1次栅极闪烁，同时主控制器开始记录栅极闪烁次数，进入步骤(6)；若过流信号持续时间小于等于设定的时间t0，则主控制器判定未发生栅极闪烁，返回步骤(2)；
(6)当主控制器监测到第1次栅极闪烁后开始计时，记为T0，在[T0到T0+2.5s]内，主控制器记录栅极闪烁累计次数,设为N1；在(T0到T0+5s]内，主控制器记录栅极闪烁累计次数，设为N2；设栅极闪烁累计次数判定阈值为N0＝3，若N1>N0，则继续判断N2是否大于N1，若N2>N1，则进行步骤(7)，否则计时停止，返回步骤(2)；若N1≤N0，则继续判断N2是否大于N0，若N2>N0，则进行步骤(7)，否则计时停止，返回步骤(2)；
(7)主控制器主动发出复位控制信号，调节栅极电源调节模块的输出电压为0，栅极电源调节模块的输出电压作为离子电推进***的栅极电压，即输出的栅极电压降低到0；栅极电压降低到0后，等待设定的时间t3(t3优选为10s)后，然后主控制器发出控制信号，控制栅极电源调节模块的输出电压恢复到Vb0＝1450V；主控制器主动发出复位控制信号开始至栅极电源调节模块在控制信号的控制下实现输出电压恢复到Vb0＝1450V，完成一次软复位，同时将软复位次数M增加1次，软复位次数初始为0；每完成一次软复位后，向电推进控制单元发送遥测信号，该遥测信号中包含当前栅极闪烁累计次数(包括N1和N2)和软复位次数M；
(8)电推进控制单元实时接收电源处理单元发出的遥测信号，即对当前软复位次数M进行监测，若当前软复位次数M大于设定的次数M0＝6，则判定离子电推进***的栅极出现短路故障，电推进控制单元给电源处理单元中的主控制器发出关机指令，在关机指令控制下，PWM调制器控制栅极电源调节模块的输出关闭，结束点火；若当前软复位次数M小于等于设定的次数M0＝6，返回步骤(2)。
图3为本发明实施例提供的一种离子电推进***栅极闪烁安全保护装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括：
栅极电流监测模块301，用于监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号，当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，持续监测并判断所述当前栅极电流Ib是否为过流信号，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，向PWM调制器302发送控制信号，当所述过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1，向主控制器303发送栅极闪烁信号，t1>t0。
所述PWM调制器302，用于根据所述控制信号触发栅极电源调节模块使其将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，并重启，经过设定时间t2，当所述栅极电压和栅极电流分别恢复为正常点火工况下的栅极电压Vb0和栅极电流Ib0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib。
所述主控制器303，用于触发栅极闪烁次数计数器使其将栅极闪烁次数N加1，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，触发所述栅极电源调节模块使其将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1，当所述软复位次数M小于等于第三设定阈值M0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，当所述软复位次数M大于所述第三设定阈值M0时，控制所述离子电推进***结束点火。
在本发明一实施例中，该第一设定阈值包括：1.2Ib0，所述Ib0包括：正常点火工况下的栅极电流。
在本发明一实施例中，该主控制器303，进一步用于当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N1和N2均小于等于所述第二设定阈值N0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib。
在本发明一实施例中，该主控制器303，进一步用于当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N2>N1>N0时，或N1≤N0，且N2>N0时，通过所述栅极电源调节模块将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1。
本发明实施例提供一种非易失性存储介质，包括：计算机程序产品，当所述计算机程序产品被执行时执行上述图1和图2所示方法的步骤。
本发明实施例提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品被处理器执行时实现图1和图2所述方法的步骤。
表1 某次5kW点火过程中在轨验证情况
Figure BDA0003120320710000111
Figure BDA0003120320710000121
本发明实施例提供的技术方案已经过验证，尤其在SJ-20卫星上已成功应用，目前经过在轨飞行验证，该方法成功地监测了SJ-20卫星离子电推进***点火过程中的栅极闪烁情况，表明本方法适用于工程实践，能够用于离子电推进***在轨栅极闪烁安全防护，确保***在轨安全可靠工作，对于电推进技术工程应用有重要意义。此外，如表1所示，通过对栅极闪烁的严重程度进行分级，分为轻度栅极闪烁、中度栅极闪烁以及严重栅极闪烁，根据不同严重程度采取不同处理策略，即可以保障离子电推进***及卫星的在轨安全，也可以优化处理流程，避免因对所有情况均采用重启策略而导致的频繁重启，因而可以优化推进***及卫星的在轨运行、提高寿命。此外，该栅极闪烁自动诊断和处理方案具有广泛的适用性，可适用于安装有离子电推进***的卫星及空间飞行器，为我国后续离子电推进***在卫星及空间飞行器上的安全应用提供了很好的技术支撑。

Claims (10)

1.一种离子电推进***栅极闪烁安全保护方法，其特征在于，包括：
步骤(1)，监测离子电推进***的当前栅极电流Ib；
步骤(2)，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号；当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，返回执行步骤(1)，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，执行步骤(3)，当所述过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1，执行步骤(4)，t1>t0；
步骤(3)，PWM调制器将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，所述PWM调制器重启，经过设定时间t2，当所述栅极电压和栅极电流分别恢复为正常点火工况下的栅极电压Vb0和栅极电流Ib0时，返回步骤(1)；
步骤(4)，调整栅极闪烁次数计数器，将栅极闪烁次数N加1，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，返回执行步骤(1)，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，所述PWM调制器将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1，当所述软复位次数M小于等于第三设定阈值M0时，返回执行步骤(1)，当所述软复位次数M大于所述第三设定阈值M0时，所述离子电推进***结束点火。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设定阈值包括：1.2Ib0，所述Ib0包括：正常点火工况下的栅极电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，返回执行步骤(1)包括：
当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N1和N2均小于等于所述第二设定阈值N0时，返回执行步骤(1)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，所述PWM调制器将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1包括：
当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N2>N1>N0时，或N1≤N0，且N2>N0时，将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1。
5.一种离子电推进***栅极闪烁安全保护装置，其特征在于，包括：
栅极电流监测模块，用于监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，若当前栅极电流Ib大于第一设定阈值，则判定所述当前栅极电流Ib为过流信号，当所述过流信号的持续时间小于等于时间t0，持续监测并判断所述当前栅极电流Ib是否为过流信号，当所述过流信号的持续时间大于时间t1，向PWM调制器发送控制信号，当所述过流信号的持续时间大于所述t0且小于等于所述时间t1，向主控制器发送栅极闪烁信号，t1>t0；
所述PWM调制器，用于根据所述控制信号触发栅极电源调节模块使其将栅极电压及所述栅极电流均调整为0，并重启，经过设定时间t2，当所述栅极电压和栅极电流分别恢复为正常点火工况下的栅极电压Vb0和栅极电流Ib0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib；
所述主控制器，用于触发栅极闪烁次数计数器使其将栅极闪烁次数N加1，在预设时间周期T0+Δt内，当所述栅极闪烁次数N小于等于第二设定阈值N0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，当所述栅极闪烁次数大于第二设定阈值N0且不断增加时，触发所述栅极电源调节模块使其将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1，当所述软复位次数M小于等于第三设定阈值M0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib，当所述软复位次数M大于所述第三设定阈值M0时，控制所述离子电推进***结束点火。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一设定阈值包括：1.2Ib0，所述Ib0包括：正常点火工况下的栅极电流。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主控制器，进一步用于当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N1和N2均小于等于所述第二设定阈值N0时，触发所述栅极电流监测模块使其监测离子电推进***的当前栅极电流Ib。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主控制器，进一步用于当Δt＝2.5s时确定T0+2.5s时的栅极闪烁次数N1，当Δt＝5s时确定T0+5s时的栅极闪烁次数N2，当所述N2>N1>N0时，或N1≤N0，且N2>N0时，通过所述栅极电源调节模块将所述栅极电压及栅极电流均调整为0，将软复位次数M加1。
9.一种非易失性存储介质，其特征在于，包括：计算机程序产品，当所述计算机程序产品被执行时执行上述权利要求1～4任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序产品被处理器执行时实现权利要求1～4任一项所述方法的步骤。
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US7269940B2 (en) * 2004-10-07 2007-09-18 L-3 Communications Electron Technologies, Inc. Ion engine grid arcing protection circuit
EP2096506B1 (en) * 2008-02-29 2013-04-24 Rockwell Automation Limited Method and apparatus for protecting digital output circuits
CN107275176B (zh) * 2016-08-31 2021-08-17 北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司 一种离子源的电源***及离子源
SG11202005136XA (en) * 2017-12-12 2020-06-29 Rafael Advanced Defense Systems Ltd Apparatus and method for operating a heaterless hollow cathode, and an electric space propulsion system employing such a cathode
CN111308895B (zh) * 2020-03-27 2022-09-13 哈尔滨工业大学 一种基于光学监测的栅极离子推力器栅极聚焦状态实时优化的方法

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