JP4455281B2

JP4455281B2 - Power supply

Info

Publication number: JP4455281B2
Application number: JP2004319361A
Authority: JP
Inventors: 知之川上; 郁朗菅; 弘行大須賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-11-02
Also published as: JP2006136057A

Description

この発明は、例えば、人工衛星の姿勢制御等に用いられるホールスラスタシステムに組込まれる電源装置に関し、特にアノード電源の放電特性の改良に関するものである。 The present invention relates to a power supply device incorporated in, for example, a Hall thruster system used for attitude control of an artificial satellite, and more particularly to improvement of discharge characteristics of an anode power supply.

従来の電源装置では、ＣＰＵなどのプログラム情報部をもち、負荷に供給される電圧がゼロから徐々に上昇するとともに、電流制御回路によって負荷に流す電流量を設定していた。即ち、電流制御回路はパワースイッチのスイッチング電流のピーク値が徐々に高くなるような制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。 A conventional power supply device has a program information unit such as a CPU, and the voltage supplied to the load gradually increases from zero, and the amount of current flowing through the load is set by the current control circuit. That is, the current control circuit performs control so that the peak value of the switching current of the power switch gradually increases (see, for example, Patent Document 1).

特開平１１−４５７３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-4573

このような電源装置にあっては、電流のピーク値を制限するため、例えば、これをホールスラスタのアノード電源装置に適用した場合、スラスタの放電に時間がかかるといった問題が発生する。また、放電に失敗した場合にも、再開に時間がかかりスラスタの推力変動を招くなどの問題があった。 In such a power supply device, in order to limit the peak value of current, for example, when this is applied to an anode power supply device of a Hall thruster, there arises a problem that it takes time to discharge the thruster. Further, even when the discharge fails, there is a problem that it takes a long time to restart and causes thrust thrust fluctuation.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡易な回路構成により、負荷に印加する高電圧の立ち上がり速度を制御し、放電時に流れる急峻な出力電流を最小限に抑えるとともに、放電の開始や再開を短時間で確実に行い、放電の維持が高信頼性を以って行われる電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls the rising speed of a high voltage applied to a load with a simple circuit configuration to minimize the steep output current that flows during discharge. It is an object of the present invention to obtain a power supply apparatus that can reliably start and restart discharge in a short time and maintain discharge with high reliability.

この発明に係る電源装置は、放電前に無負荷の特性を有するホールスラスタのアノード電極を負荷とし、負荷に対して印加する電圧を平滑すると共に、放電直後の負荷に供給する電圧が負の傾きをもって変動し、かつ、電圧が零にはならない程度の容量を有する容量性素子を有するフィルタ回路と、所定の電圧指令値となるまで、出力電圧を緩やかに上昇させる立ち上がり速度制御回路と、立ち上がり速度制御回路の出力と、フィルタ回路の出力とを入力し、負荷に供給される電圧が放電直後の負の傾きから正の傾きに移行した後、放電電圧よりも高い出力電圧で、フィルタ回路の出力が、立ち上がり速度制御回路の出力電圧と等しくなるよう制御する電圧制御回路とを備えたものである。 The power supply device according to the present invention uses the anode electrode of a Hall thruster having no load characteristics before discharge as a load, smoothes the voltage applied to the load, and the voltage supplied to the load immediately after the discharge has a negative slope A filter circuit having a capacitive element having a capacitance that does not become zero, a rising speed control circuit that gradually increases the output voltage until a predetermined voltage command value is reached, and a rising speed Input the output of the control circuit and the output of the filter circuit. After the voltage supplied to the load shifts from a negative slope immediately after discharge to a positive slope, the output of the filter circuit is higher than the discharge voltage. Is provided with a voltage control circuit that controls to be equal to the output voltage of the rising speed control circuit .

この発明の電源装置は、フィルタ回路が、放電直後の負荷に供給する電圧が負の傾きをもって変動し、かつ、電圧が零にはならない程度の容量を有する容量性素子を備えていると共に、所定の電圧指令値となるまで、出力電圧を緩やかに上昇させる立ち上がり速度制御回路と、立ち上がり速度制御回路の出力と、フィルタ回路の出力とを入力し、負荷に供給される電圧が放電直後の負の傾きから正の傾きに移行した後、放電電圧よりも高い出力電圧で、フィルタ回路の出力が、立ち上がり速度制御回路の出力電圧と等しくなるよう制御する電圧制御回路とを備えたので、簡易な回路構成により、負荷に印加する高電圧の立ち上がり速度を制御し、放電時に流れる急峻な出力電流を最小限に抑えるとともに、放電直後から負荷に供給される電圧が指令値まで緩やかに変化するため、放電の開始や再開を短時間で確実に行い、始動後に安定した放電状態に移行し、放電の維持を高信頼性を以って行うことができる。

Power supply of the present invention, the filter circuit, the voltage supplied to the load immediately after the discharge is varied with a negative slope, and, together with and a capacitive element having a capacitance to the extent that the voltage is not zero, a predetermined The rising speed control circuit that gradually increases the output voltage, the output of the rising speed control circuit, and the output of the filter circuit are input until the voltage command value reaches the negative voltage command value. Since it has a voltage control circuit that controls the output of the filter circuit to be equal to the output voltage of the rising speed control circuit with an output voltage higher than the discharge voltage after shifting from the slope to the positive slope , a simple circuit with the configuration, high controls the rising speed of the voltage, while suppressing a steep output current flowing at the time of discharge to a minimum, the voltage supplied to the load immediately after the discharge to be applied to the load To gradually changes to the command value, reliably performed to start or restart of the discharge in a short time, the process proceeds to a stable discharge state after startup, the sustain discharge can be performed drives out reliability.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置を示す構成図である。
図において、電源装置は、入力フィルタ１、パワースイッチ２、高電圧トランス３、整流回路４、高電圧フィルタ回路（フィルタ回路）５、インピーダンス整合回路６、検出回路７、立ち上がり速度制御回路８、電圧制御回路９、パルス幅制御回路１０、ドライバ回路１１からなる。 Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, the power supply device includes an input filter 1, a power switch 2, a high voltage transformer 3, a rectifier circuit 4, a high voltage filter circuit (filter circuit) 5, an impedance matching circuit 6, a detection circuit 7, a rising speed control circuit 8, a voltage. A control circuit 9, a pulse width control circuit 10, and a driver circuit 11 are included.

入力フィルタ１は、ＤＣバス入力に接続されるフィルタであり、電源装置内で発生したノイズがＤＣバス入力側に伝搬しないようにノイズ除去処理を行うためのフィルタである。パワースイッチ２は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子で構成され、ドライバ回路１１からの制御信号に基づいて、ＤＣバス入力の高電圧トランス３への電源供給をオン／オフするものである。高電圧トランス３は、パワースイッチ２の出力を所定の高電圧に昇圧するためのトランスである。整流回路４は、高電圧トランス３の出力を整流するものである。高電圧フィルタ回路５は、インピーダンス整合回路６を介して負荷１００に対して直流に平滑した電源を供給し、かつノイズ成分を除去するためのフィルタ回路であり、放電直後の負荷１００に供給する電圧が負の傾きをもって変動し、かつ、電圧が零にはならない程度の容量を有する容量性素子を備えている。 The input filter 1 is a filter connected to the DC bus input, and is a filter for performing noise removal processing so that noise generated in the power supply apparatus does not propagate to the DC bus input side. The power switch 2 is composed of a switching element such as a MOSFET, and turns on / off the power supply to the high voltage transformer 3 having a DC bus input based on a control signal from the driver circuit 11. The high voltage transformer 3 is a transformer for boosting the output of the power switch 2 to a predetermined high voltage. The rectifier circuit 4 rectifies the output of the high voltage transformer 3. The high-voltage filter circuit 5 is a filter circuit for supplying a smoothed DC power to the load 100 via the impedance matching circuit 6 and removing a noise component. The voltage supplied to the load 100 immediately after discharge Includes a capacitive element having a capacitance such that the voltage fluctuates with a negative slope and the voltage does not become zero.

図２は、整流回路４と高電圧フィルタ回路５を示す回路図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれその一例である。
図２（ａ）に示す回路では、整流回路４は、ダイオード４１、４２で構成され、高電圧フィルタ回路５は、コイル５１、５２と、容量性素子であるコンデンサ５３で構成されている。尚、図中、トランスの２次側は高電圧トランス３の２次側を示している。また、図２（ｂ）に示す回路では、２系統の整流回路４と高電圧フィルタ回路５を備え、かつ、高電圧フィルタ回路５のコンデンサ５４、５５が直列接続され、高電圧が出力できるよう構成されている。これらのコンデンサ５３およびコンデンサ５４、５５の容量は、放電直後の負荷１００に供給する電圧が負の傾きをもって変動し、かつ、電圧が零にはならない程度の容量に設定されている。 FIG. 2 is a circuit diagram showing the rectifier circuit 4 and the high-voltage filter circuit 5, and (a) and (b) are examples thereof.
In the circuit shown in FIG. 2A, the rectifier circuit 4 is composed of diodes 41 and 42, and the high-voltage filter circuit 5 is composed of coils 51 and 52 and a capacitor 53 that is a capacitive element. In the figure, the secondary side of the transformer indicates the secondary side of the high-voltage transformer 3. In addition, the circuit shown in FIG. 2B includes two systems of the rectifier circuit 4 and the high voltage filter circuit 5, and the capacitors 54 and 55 of the high voltage filter circuit 5 are connected in series so that a high voltage can be output. It is configured. The capacities of these capacitors 53 and 54 and 55 are set to such a capacity that the voltage supplied to the load 100 immediately after discharge fluctuates with a negative slope and the voltage does not become zero.

図１に戻り、インピーダンス整合回路６は、負荷１００とのインピーダンス整合を行うための回路である。検出回路７は、高電圧フィルタ回路５の出力電圧を検出し、これを電圧制御回路９に送るための回路である。立ち上がり速度制御回路８は、所定の電圧指令を入力し、この電圧指令値になるまで、出力電圧を緩やかに上昇させる回路である。
図３は、立ち上がり速度制御回路８の一例を示す回路図である。
また、図４は、立ち上がり速度制御回路８の出力変化を示す説明図である。
図３に示すように、立ち上がり速度制御回路８は、抵抗８１とコンデンサ８２からなる積分回路で構成されている。このように構成された立ち上がり速度制御回路８では、図４に示すように、入力される所定の電圧指令値に対して時間Ｔｒ間はその出力が緩やかに上昇するよう制御を行うものである。 Returning to FIG. 1, the impedance matching circuit 6 is a circuit for performing impedance matching with the load 100. The detection circuit 7 is a circuit for detecting the output voltage of the high voltage filter circuit 5 and sending it to the voltage control circuit 9. The rising speed control circuit 8 is a circuit that inputs a predetermined voltage command and gradually increases the output voltage until the voltage command value is reached.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the rising speed control circuit 8.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing changes in the output of the rising speed control circuit 8.
As shown in FIG. 3, the rising speed control circuit 8 is configured by an integrating circuit including a resistor 81 and a capacitor 82. As shown in FIG. 4, the rising speed control circuit 8 configured in this way performs control so that the output gradually rises during the time Tr with respect to the input predetermined voltage command value.

電圧制御回路９は、立ち上がり速度制御回路８の出力と、検出回路７の出力とを入力し、負荷１００に供給される電圧が負の傾きから正の傾きに移行した後、高電圧フィルタ回路５の出力電圧が、立ち上がり速度制御回路８の出力電圧に等しくなるよう制御する回路である。パルス幅制御回路１０は、電圧制御回路９の出力に基づいてパルス幅を制御する回路である。
図５は、パルス幅制御回路１０の出力変化を示す説明図である。
パルス幅制御回路１０は、図示のように、電圧制御回路９の出力電圧に基づいて出力パルス幅を制御する回路である。また、ドライバ回路１１は、パルス幅制御回路１０から出力されるパルス幅に基づいて、パワースイッチ２のオン期間を制御する回路である。 The voltage control circuit 9 receives the output of the rising speed control circuit 8 and the output of the detection circuit 7, and after the voltage supplied to the load 100 shifts from a negative gradient to a positive gradient, the high voltage filter circuit 5 Is controlled so as to be equal to the output voltage of the rising speed control circuit 8. The pulse width control circuit 10 is a circuit that controls the pulse width based on the output of the voltage control circuit 9.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing changes in the output of the pulse width control circuit 10.
The pulse width control circuit 10 is a circuit that controls the output pulse width based on the output voltage of the voltage control circuit 9 as shown in the figure. The driver circuit 11 is a circuit that controls the ON period of the power switch 2 based on the pulse width output from the pulse width control circuit 10.

次に、実施の形態１の動作について説明する。
パワースイッチ２は、パルス幅制御回路１０の制御信号によってＤＣバス入力電圧をスイッチングする。このスイッチング出力は、高電圧トランス３で昇圧され、整流回路４で整流される。高電圧フィルタ回路５では、整流回路４からの出力を平滑し、またノイズ成分を除去し、インピーダンス整合回路６を介して負荷１００にその出力を供給する。また、外部からの電圧指令は、立ち上がり速度制御回路８に入力され、立ち上がり速度制御回路８は、図４に示すように緩やかに変化するよう制御を行う。立ち上がり速度制御回路８の出力は、検出回路７によって得られた信号と共に電圧制御回路９に入力され、この電圧制御回路９は、高電圧フィルタ回路５の出力電圧が、立ち上がり速度制御回路８の出力電圧と等しくなるよう制御信号をパルス幅制御回路１０に出力する。即ち、電圧指令値よりも高電圧フィルタ回路５の出力電圧が低い場合は、パルス幅が大きくなるよう制御信号を出力し、電圧指令値よりも高電圧フィルタ回路５の出力電圧が高い場合は、パルス幅が小さくなるよう制御信号を出力する。このような制御信号によりパルス幅制御回路１０は、パルス幅を制御し、この制御信号をドライバ回路１１を介してパワースイッチ２に与える。このような動作により、電源電圧が所定の電圧指令値に保持される。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
The power switch 2 switches the DC bus input voltage according to a control signal from the pulse width control circuit 10. The switching output is boosted by the high voltage transformer 3 and rectified by the rectifier circuit 4. In the high voltage filter circuit 5, the output from the rectifier circuit 4 is smoothed, noise components are removed, and the output is supplied to the load 100 via the impedance matching circuit 6. An external voltage command is input to the rising speed control circuit 8, and the rising speed control circuit 8 performs control so as to change gently as shown in FIG. The output of the rising speed control circuit 8 is input to the voltage control circuit 9 together with the signal obtained by the detection circuit 7, and the output voltage of the high voltage filter circuit 5 is output from the rising speed control circuit 8. A control signal is output to the pulse width control circuit 10 so as to be equal to the voltage. That is, when the output voltage of the high voltage filter circuit 5 is lower than the voltage command value, the control signal is output so as to increase the pulse width, and when the output voltage of the high voltage filter circuit 5 is higher than the voltage command value, A control signal is output so that the pulse width is reduced. With such a control signal, the pulse width control circuit 10 controls the pulse width, and supplies this control signal to the power switch 2 via the driver circuit 11. By such an operation, the power supply voltage is held at a predetermined voltage command value.

また、ＤＣバス入力電圧は一定ではなく、ある電圧範囲で変動する。このような入力電圧の変動に対しても、電圧制御回路９やパルス幅制御回路１０によってパワースイッチ２のオン期間を制御する。例えば、ＤＣバス入力電圧が高いとパワースイッチ２のオン期間は短くなり、ＤＣバス入力電圧が低いとオン期間は長くなる。このような制御により、負荷１００への供給電圧を一定に維持することができる。 Also, the DC bus input voltage is not constant and varies within a certain voltage range. The ON period of the power switch 2 is controlled by the voltage control circuit 9 and the pulse width control circuit 10 even for such fluctuations in the input voltage. For example, when the DC bus input voltage is high, the ON period of the power switch 2 is shortened, and when the DC bus input voltage is low, the ON period is long. With such control, the supply voltage to the load 100 can be kept constant.

次に、本実施の形態における負荷１００の放電時の動作について説明する。
図６は、本実施の形態１における電源装置の出力電圧と出力電流の時間変化を示す説明図である。
本発明では、負荷１００となるホールスラスタが放電現象を伴うため、電源投入時は無負荷の状態にある。先ず、電圧指令が立ち上がり速度制御回路８に入力され、パワースイッチ２がオン状態になると、負荷１００に高電圧が印加される。初期の状態では、負荷１００のｄＶ／ｄｔが非常に高くなる。これは高電圧フィルタ回路５およびインピーダンス整合回路６におけるＣ・Ｒの放電時定数によるものである。従って、この放電時定数は高電圧フィルタ回路５とインピーダンス整合回路６によって調整が可能である。放電現象は急激な電圧の立ち上がりを用いて動作するため、放電開始までの過渡状態では電圧指令値によらず出力電圧が上昇する（制御応答が遅い）。尚、この時、負荷１００に流れる電流は検出されない。 Next, the operation at the time of discharging the load 100 in the present embodiment will be described.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing temporal changes in the output voltage and output current of the power supply device according to the first embodiment.
In the present invention, since the Hall thruster serving as the load 100 is accompanied by a discharge phenomenon, it is in an unloaded state when the power is turned on. First, when a voltage command is input to the rising speed control circuit 8 and the power switch 2 is turned on, a high voltage is applied to the load 100. In the initial state, the dV / dt of the load 100 is very high. This is due to the discharge time constant of CR in the high voltage filter circuit 5 and the impedance matching circuit 6. Therefore, this discharge time constant can be adjusted by the high voltage filter circuit 5 and the impedance matching circuit 6. Since the discharge phenomenon operates using a sudden rise in voltage, the output voltage rises (control response is slow) regardless of the voltage command value in a transient state until the start of discharge. At this time, the current flowing through the load 100 is not detected.

次に、負荷１００に印加される高電圧の電圧レベルが放電電圧以上（例えば、１００Ｖ程度）になると負荷１００は放電を開始する（図６中、時刻Ｔ１）。放電直後は、電源側から負荷１００が見えるため、電流が流れ始め負荷電圧が零にならない程度まで一度低下する（図６中、時刻Ｔ１〜Ｔ２）。これは、高電圧フィルタ回路５におけるコンデンサの容量が小さいためである。尚、コンデンサの容量値は、負荷１００の放電直後に負荷１００への供給電圧が一旦低下し、かつ、零にはならない程度の電圧は保持できるよう、負荷１００に応じて適宜決定する。 Next, when the voltage level of the high voltage applied to the load 100 becomes equal to or higher than the discharge voltage (for example, about 100 V), the load 100 starts discharging (time T1 in FIG. 6). Immediately after the discharge, the load 100 can be seen from the power source side, so that current starts to flow and the load voltage is once reduced to a level where it does not become zero (time T1 to T2 in FIG. 6). This is because the capacitance of the capacitor in the high voltage filter circuit 5 is small. Note that the capacitance value of the capacitor is appropriately determined according to the load 100 so that the voltage supplied to the load 100 once decreases immediately after the load 100 is discharged and a voltage that does not become zero can be maintained.

更に、放電の持続可能な電圧を超えるところから、電圧制御回路９により制御された電圧の傾きに従って電流が引き出される（放電電流が電圧に比例するモード）。ここで、パワースイッチ２のスイッチング速度を制御し、所定の速度（スラスタが異常発振を起こさない領域）にて立ち上げることにより、導通初期に発生する高いｄＶ／ｄｔを抑制することができる。 Furthermore, a current is drawn from the point where the discharge sustainable voltage is exceeded according to the slope of the voltage controlled by the voltage control circuit 9 (mode in which the discharge current is proportional to the voltage). Here, by controlling the switching speed of the power switch 2 and starting it up at a predetermined speed (a region in which the thruster does not cause abnormal oscillation), high dV / dt occurring in the initial conduction can be suppressed.

このように、本実施の形態では、電源投入時、無負荷の状態で出力電圧が上昇し、負荷１００に供給される電圧が、放電直後負の傾きをもって変化する。一般に汎用電源では、±１０％程度の電圧変動を許容するが、ここでは、出力電圧が１０％以上変動し、かつ零にならない程度まで減少した後、電圧が指令値まで上昇する。そのため、放電時に流れる急峻な出力電流を最小限に抑えることができると共に、放電の開始や再開を短時間に確実に行うことができ、始動後に安定した放電状態に移行できるため、ホールスラスタに損傷を与えることなく適切なスラスタの推力を得ることができる。 Thus, in this embodiment, when the power is turned on, the output voltage rises in a no-load state, and the voltage supplied to the load 100 changes with a negative slope immediately after discharge. In general, a general-purpose power supply allows a voltage fluctuation of about ± 10%, but here the output voltage fluctuates 10% or more and decreases to a level that does not become zero, and then the voltage rises to a command value. As a result, the steep output current that flows during discharge can be minimized, the discharge can be started and restarted in a short time, and a stable discharge state can be entered after startup, resulting in damage to the Hall thruster. Thus, an appropriate thruster thrust can be obtained without giving

また、本実施の形態では、立ち上がり速度制御回路８として、図３に示したような積分回路を用いたので、簡単な構成でありながら、図４に示すように外部からの電圧指令を零から任意の時間Ｔｒまで緩やかに変化するよう設定・変更できるため、異なる種類の負荷１００に対して、それぞれ最適な電圧供給を行うことができる。例えば、立ち上がり時間Ｔｒは５０ｍｓｅｃ以上であればよく、放電の開始や再開を短時間で確実に行うには０．１ｓｅｃから０．２ｓｅｃがより好ましい。 In this embodiment, since the integration circuit as shown in FIG. 3 is used as the rising speed control circuit 8, the voltage command from the outside is changed from zero as shown in FIG. Since it can be set and changed so as to change gradually until an arbitrary time Tr, optimum voltage supply can be performed to each of different types of loads 100. For example, the rise time Tr may be 50 msec or more, and 0.1 sec to 0.2 sec is more preferable in order to reliably start and restart the discharge in a short time.

以上のように、実施の形態１の電源装置によれば、放電前に無負荷の特性を有する負荷に対して印加する電圧を平滑するフィルタ回路を備え、このフィルタ回路は、放電直後の負荷に供給する電圧が負の傾きをもって変動し、かつ、電圧が零にはならない程度の容量を有する容量性素子を備えたので、簡易な回路構成により、負荷に印加する高電圧の立ち上がり速度を制御し、放電時に流れる急峻な出力電流を最小限に抑えるとともに、放電の開始や再開を短時間で確実に行い、放電の維持を高信頼性を以って行うことができる。 As described above, according to the power supply device of the first embodiment, the filter circuit that smoothes the voltage applied to the load having the no-load characteristic before the discharge is provided, and this filter circuit is applied to the load immediately after the discharge. Since the supplied voltage fluctuates with a negative slope and has a capacitive element with a capacity that the voltage does not become zero, the rising speed of the high voltage applied to the load is controlled with a simple circuit configuration. In addition to minimizing the steep output current that flows during discharge, discharge can be started and restarted in a short time, and the discharge can be maintained with high reliability.

また、実施の形態１の電源装置によれば、所定の電圧指令値となるまで、出力電圧を緩やかに上昇させる立ち上がり速度制御回路と、この立ち上がり速度制御回路の出力と、フィルタ回路の出力とを入力し、負荷に供給される電圧が放電直後の負の傾きから正の傾きに移行した後、フィルタ回路の出力が、立ち上がり速度制御回路の出力電圧と等しくなるよう制御する電圧制御回路とを備えたので、放電に至るまでは無負荷の状態で出力電圧が上昇し、放電直後から負荷に供給される電圧が指令値まで緩やかに変化するため、放電の開始や再開を短時間で行い、始動後に安定した放電状態に移行することができる。 Further, according to the power supply device of the first embodiment, the rising speed control circuit that gradually increases the output voltage until the predetermined voltage command value is reached, the output of the rising speed control circuit, and the output of the filter circuit A voltage control circuit for controlling the output of the filter circuit to be equal to the output voltage of the rising speed control circuit after the input voltage supplied to the load shifts from a negative slope immediately after discharge to a positive slope. Therefore, the output voltage rises in a no-load state until discharge, and the voltage supplied to the load gradually changes to the command value immediately after discharge. Later, a stable discharge state can be achieved.

また、負荷をホールスラスタのアノード電極としたので、ホールスラスタに損傷を与えることなく適切なスラスタの推力を得ることができる。 Further, since the load is the anode electrode of the Hall thruster, an appropriate thruster thrust can be obtained without damaging the Hall thruster.

実施の形態２．
実施の形態２は、負荷１００への供給電圧が予め設定した値を超えた場合や、外部から停止信号が入力された場合に負荷１００への電源供給を停止するようにしたものである。
図７は、実施の形態２の電源装置における主要部の回路図である。
図において、コンデンサ８２、可変抵抗８３、スイッチング素子８４は、立ち上がり速度制御回路８の構成を示している。また、このスイッチング素子８４をオンさせるための回路として、出力停止判定回路１２、比較器１３、抵抗１４，１５，１６からなる構成が設けられている。 Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, the supply of power to the load 100 is stopped when the supply voltage to the load 100 exceeds a preset value or when a stop signal is input from the outside.
FIG. 7 is a circuit diagram of a main part of the power supply device according to the second embodiment.
In the figure, a capacitor 82, a variable resistor 83, and a switching element 84 indicate the configuration of the rising speed control circuit 8. Further, as a circuit for turning on the switching element 84, a configuration including an output stop determination circuit 12, a comparator 13, and resistors 14, 15, and 16 is provided.

立ち上がり速度制御回路８における可変抵抗８３とコンデンサ８２は積分回路を構成しており、このコンデンサ８２と並列にスイッチング素子８４が設けられている。比較器１３は、分圧抵抗１４，１５による基準電圧と、検出回路７の出力電圧を入力し、検出回路７の出力電圧が基準電圧を上回った場合に出力停止判定回路１２に対して出力を送出するよう構成されている。出力停止判定回路１２は、比較器１３の出力信号と停止信号とを入力し、いずれかの信号が入力された場合に、スイッチング素子８４のオン信号を送出する回路である。 The variable resistor 83 and the capacitor 82 in the rising speed control circuit 8 constitute an integrating circuit, and a switching element 84 is provided in parallel with the capacitor 82. The comparator 13 receives the reference voltage from the voltage dividing resistors 14 and 15 and the output voltage of the detection circuit 7 and outputs an output to the output stop determination circuit 12 when the output voltage of the detection circuit 7 exceeds the reference voltage. It is configured to send out. The output stop determination circuit 12 is a circuit that inputs the output signal of the comparator 13 and the stop signal and sends an ON signal of the switching element 84 when any of the signals is input.

次に、実施の形態２の動作について説明する。
通常は、外部から入力された電圧指令が可変抵抗８３の抵抗値とコンデンサ８２の容量で決まる時、定数で緩やかに変化し、実施の形態１で説明した電圧変化を実現する。一方、負荷１００に供給される電圧が過電圧になった場合、検出回路７による電圧が所定の基準電圧を上回るため、比較器１３から出力停止判定回路１２に対して信号が出力される。これにより、出力停止判定回路１２はスイッチング素子８４のオン信号を出力する。スイッチング素子８４がオンすることにより、コンデンサ８２の両端は短絡され、立ち上がり速度制御回路８からの出力電圧が零となる。これにより、パワースイッチ２はオフとなり、負荷１００への電源供給は停止される。また、外部より負荷１００への電源供給を停止させる場合は、出力停止判定回路１２への停止信号を入力させることにより行うことができる。 Next, the operation of the second embodiment will be described.
Normally, when the voltage command input from the outside is determined by the resistance value of the variable resistor 83 and the capacitance of the capacitor 82, the voltage command gradually changes with a constant, and the voltage change described in the first embodiment is realized. On the other hand, when the voltage supplied to the load 100 becomes an overvoltage, the voltage from the detection circuit 7 exceeds a predetermined reference voltage, so that a signal is output from the comparator 13 to the output stop determination circuit 12. As a result, the output stop determination circuit 12 outputs an ON signal of the switching element 84. When the switching element 84 is turned on, both ends of the capacitor 82 are short-circuited, and the output voltage from the rising speed control circuit 8 becomes zero. As a result, the power switch 2 is turned off, and the power supply to the load 100 is stopped. Further, when power supply to the load 100 is stopped from the outside, it can be performed by inputting a stop signal to the output stop determination circuit 12.

このように、負荷１００に供給される電圧が過電圧となった場合や、出力側で急峻な負荷変動が生じても瞬時に出力を停止し電源の故障を防ぐことができる。また、異常時においても負荷側の耐電圧許容範囲以下の電圧とし、いかなる場合も負荷側が誘発故障しないように、電源側の異常電圧を抑制することができる。 In this way, when the voltage supplied to the load 100 becomes an overvoltage or when a sudden load fluctuation occurs on the output side, the output can be stopped instantaneously to prevent a power failure. Further, even when an abnormality occurs, the voltage on the load side can be set to a voltage within the allowable voltage tolerance range, and the abnormal voltage on the power supply side can be suppressed so that the load side does not cause an induced failure in any case.

以上のように、実施の形態２の電源装置によれば、立ち上がり速度制御回路として積分回路のコンデンサと並列にスイッチング素子が接続された回路構成とし、スイッチング素子は、フィルタ回路の出力電圧が予め設定した値を超えた場合、または、外部から停止信号が入力された場合にオンするようにしたので、通常は外部から入力された電圧指令が、抵抗値とコンデンサ容量によって決まる時定数で、緩やかに変化する。一方、負荷に供給される電圧が過電圧となった場合や、出力側で急峻な負荷変動が生じても瞬時に出力を停止し電源の故障を防ぐことができる。また、異常時においても負荷側の耐電圧許容範囲以下の電圧とし、いかなる場合も負荷側が誘発故障しないように、電源側の異常電圧を抑制することができる。 As described above, according to the power supply device of the second embodiment, the rising speed control circuit has a circuit configuration in which the switching element is connected in parallel with the capacitor of the integrating circuit, and the output voltage of the filter circuit is preset in the switching element. When the stop signal is input from the outside or when a stop signal is input from the outside, the voltage command input from the outside is normally a slow time with a time constant determined by the resistance value and the capacitor capacity. Change. On the other hand, when the voltage supplied to the load becomes an overvoltage or when a sudden load fluctuation occurs on the output side, the output can be stopped instantaneously to prevent a power failure. Further, even when an abnormality occurs, the voltage on the load side can be set to a voltage within the allowable voltage tolerance range, and the abnormal voltage on the power supply side can be suppressed so that the load side does not cause an induced failure in any case.

尚、上記実施の形態１、２では、立ち上がり速度制御回路８として積分回路を用いて構成したが、マイクロコンピュータやデジタルシグナルプロセッサ等を用いた制御手段としてもよい。
また、上記各実施の形態では、負荷１００としてホールスラスタのアノード電極としたが、これに限定されるものではなく、放電前に無負荷の特性を有し、放電直後に大電流が流れるような負荷であれば、どのようなものであっても適用可能である。 In the first and second embodiments, the integration circuit is used as the rising speed control circuit 8, but a control unit using a microcomputer, a digital signal processor, or the like may be used.
In each of the above embodiments, the anode electrode of the Hall thruster is used as the load 100. However, the present invention is not limited to this. The load 100 has no-load characteristics and a large current flows immediately after the discharge. Any load can be applied.

この発明の実施の形態１による電源装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による電源装置の整流回路と高電圧フィルタ回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the rectifier circuit and high voltage filter circuit of the power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による電源装置の立ち上がり速度制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the rising speed control circuit of the power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による電源装置の立ち上がり速度制御回路の出力変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output change of the starting speed control circuit of the power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による電源装置のパルス幅制御回路の出力変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output change of the pulse width control circuit of the power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による電源装置の出力電圧と出力電流の時間変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change of the output voltage and output current of the power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２による電源装置の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the power supply device by Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２パワースイッチ、５高電圧フィルタ回路、８立ち上がり速度制御回路、９電圧制御回路、１０パルス幅制御回路、１２出力停止判定回路、５３，５４，５５コンデンサ、８２コンデンサ、８３可変抵抗、８４スイッチング素子。 2 power switch, 5 high voltage filter circuit, 8 rise speed control circuit, 9 voltage control circuit, 10 pulse width control circuit, 12 output stop judgment circuit, 53, 54, 55 capacitor, 82 capacitor, 83 variable resistance, 84 switching element .

Claims

放電前に無負荷の特性を有するホールスラスタのアノード電極を負荷とし、前記負荷に対して印加する電圧を平滑すると共に、放電直後の前記負荷に供給する電圧が負の傾きをもって変動し、かつ、電圧が零にはならない程度の容量を有する容量性素子を備えたフィルタ回路と、
所定の電圧指令値となるまで、出力電圧を緩やかに上昇させる立ち上がり速度制御回路と、
前記立ち上がり速度制御回路の出力と、前記フィルタ回路の出力とを入力し、前記負荷に供給される電圧が放電直後の負の傾きから正の傾きに移行した後、前記放電電圧よりも高い出力電圧で、前記フィルタ回路の出力が、前記立ち上がり速度制御回路の出力電圧と等しくなるよう制御する電圧制御回路とを備えた電源装置。 The anode electrode of the Hall thruster having no-load characteristics before discharge is used as a load, the voltage applied to the load is smoothed , and the voltage supplied to the load immediately after discharge varies with a negative slope, and A filter circuit including a capacitive element having a capacity such that the voltage does not become zero;
A rising speed control circuit that gently increases the output voltage until a predetermined voltage command value is reached;
An output voltage higher than the discharge voltage after the output of the rising speed control circuit and the output of the filter circuit are input and the voltage supplied to the load shifts from a negative slope immediately after discharge to a positive slope And a voltage control circuit for controlling the output of the filter circuit to be equal to the output voltage of the rising speed control circuit .

立ち上がり速度制御回路として積分回路のコンデンサと並列にスイッチング素子が接続された回路構成とし、
前記スイッチング素子は、フィルタ回路の出力電圧が予め設定した値を超えた場合、または、外部から停止信号が入力された場合にオンすることを特徴とする請求項１記載の電源装置。 A circuit configuration in which a switching element is connected in parallel with the capacitor of the integration circuit as a rising speed control circuit,
2. The power supply device according to claim 1 , wherein the switching element is turned on when an output voltage of the filter circuit exceeds a preset value or when a stop signal is input from the outside .