微型脉冲等离子体推力器(Micro-Pulsed Plasma Thruster,μPPT),作为电推进家族的一员,它是一种系统质量小于1kg、放电能量不超过5J的脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster,PPT)。μPPT具有功耗低、结构简单、质量轻、推力小、冲量小、比冲高、寿命长、可靠性高和控制精度高等特点,非常适合用于现代微纳卫星的轨道机动、姿态控制、阻力补偿、编队飞行等推进任务。综合运用理论分析、数值模拟和实验研究的方法,以优化推力器的设计、质量、体积和性能为目标,研制了μPPT实验样机及其电路系统,并对其工作过程进行了深入研究。基于μPPT工作过程中的实际放电情况和Teflon的实际烧蚀过程,建立了考虑能量转化率、工质物相变化、烧蚀表面移动等要素的一维工质烧蚀模型。基于μPPT的实际工作情况,建立了考虑极板几何尺寸和包含工质烧蚀模型的改进机电模型。以Michele Coletti等人研制的μPPT为对象,对所建改进机电模型的可靠性进行了验证。并在此基础上,利用数值模拟方法研究了电气参数和结构参数对μPPT综合性能的影响。设计和加工了两台体积小、质量轻、极板间距可调的μPPT实验样机。对组成μPPT的各元器件的种类及其参数进行了选取,对μPPT的极板、羽流防护装置、推进剂及其供应装置等进行了详细的设计,并进行一体化耦合设计。最终,μPPT实验样机的质量低于150g,尺寸为35mm*40mm*50mm。设计和研制了μPPT的电路系统。设计并研制了一种可靠性高、控制精度好、使用寿命长、工作方式灵活的点火系统,以及一种抗干扰能力强、纹波系数小、充电效率较高的充电电源。并且针对μPPT的点火特性,研制了一种质量轻、体积小、寿命长的半导体火花塞。电源处理单元的总质量低于200g,且整套系统已在空气中完成100万次点火测试。利用实验室的真空系统,分别搭建了μPPT微冲量测量、单脉冲工质烧蚀质量测量、放电波形测量和电磁干扰测试实验台,研究了电容容量、放电电压、极板间距对μPPT性能的影响,同时还进行了电磁干扰实验。研究结果表明,当μPPT的放电能量低于5J时,增大电容容量和增大放电电压均能提高μPPT的冲量、比冲和效率,但增大放电电压会加剧放电的反向振荡,不仅损害电容器的寿命,还可能会引起工质的“二次烧蚀”;电磁干扰测试结果表明,μPPT工作不会对星载设备及其信号传输产生明显的干扰。