TBH522型150kW發(fā)射機(jī)過荷保護(hù)系統(tǒng)的分析

國家新聞出版廣電總局八三一臺 蔡清輝

1 簡介

TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)主要由人機(jī)接口單元、控制單元、保護(hù)單元、自動調(diào)諧單元構(gòu)成，同時為了模擬信號的檢測，全面改造了測量報警單元、控制單元、保護(hù)單元、自動調(diào)諧單元，各單元均可獨立運(yùn)行。

保護(hù)單元主要通過發(fā)射機(jī)所提供的模擬信號為基礎(chǔ)，向控制單元提供高前過荷、高末過荷、封鎖激勵等控制及告警。為保證保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和靈敏度采用硬件和程序兩種方式進(jìn)行控制，硬件方式是以比較器的比較電壓為基礎(chǔ)進(jìn)行，程序方式是根據(jù)單片機(jī)下傳到FPGA內(nèi)的數(shù)據(jù)和模擬采集板提供的數(shù)字信號做比較而實現(xiàn)。過荷保護(hù)及PSM控制裝置的框圖如圖1所示：

圖1 過荷保護(hù)及PSM控制裝置的框圖

2 保護(hù)系統(tǒng)組成

保護(hù)系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：主控制板、比較器板、繼電器板、面板和按鈕。

2.1 主控制板

主要由輸入輸出電路、單片機(jī)at mega103、可編程邏輯芯片XCS40三部分組成。輸入信號經(jīng)輸入電路后到達(dá)XCS40的輸入端，經(jīng)過XCS40處理，XCS40的輸出信號經(jīng)輸出電路輸出。當(dāng)輸入信號為低時，光耦導(dǎo)通，光耦的輸出為低，對應(yīng)于邏輯“0”。當(dāng)輸入信號為高時，光耦截止，光耦的輸出為高，對應(yīng)于邏輯“1”。使用光耦后，輸入信號的變化對XCS40的影響減小。

輸出電路也使用了光耦，XCS40輸出為低電平時，光耦導(dǎo)通，輸出端為低電平。當(dāng)XCS40輸出為高電平時，光耦截止。使用光耦減少了負(fù)載電路對XCS40輸出的影響。

單片機(jī)atmega103，單片機(jī)采用的是At mel公司的atmega103，主要的功能是與一體化機(jī)進(jìn)行通信，將電控小盒的狀態(tài)及時上傳給一體化機(jī)，或者接收來自一體化機(jī)的控制命令。可編程邏輯芯片XCS40，主要功能是完成保護(hù)的邏輯控制。

2.2 過荷輸入信號及指示

過荷比較電路主要由比較芯片LM324構(gòu)成。根據(jù)信號不同，信號到比較器輸入端的電路不同，具體信號分為以下幾種。五個打火信號：高前打火、高前管打火、高末打火、高簾打火、T網(wǎng)絡(luò)打火，相應(yīng)的位置有光敏電阻。低周輸出正常、高末輸出正常信號：低周輸出正常取自高末板壓取樣。高末輸出正常取自高末檢波輸出，用于指示是否有高頻信號。四個電流信號：高前板流、高前簾柵流、高末板流、高末簾柵流，直接取自電流取樣信號。

3 過荷系統(tǒng)信號說明和保護(hù)原理

3.1 發(fā)射機(jī)提供的過荷信號及指示

高前板流過荷：當(dāng)過流發(fā)生時，電流取樣電阻上的取樣電壓超過整定值的兩倍以上，產(chǎn)生高前過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統(tǒng)接收信號，斷開高前接觸器。指示為“高前過荷”燈亮。

高前簾柵Ig2過荷：當(dāng)過流發(fā)生時，取樣電壓超過整定值的兩倍以上，產(chǎn)生高前過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統(tǒng)接收信號，斷開高前接觸器。指示為“高前簾柵”燈亮。

高末陰流Ik過荷：高末板流達(dá)到正常值的兩倍以上時，產(chǎn)生高末過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統(tǒng)接收過荷信號，斷開相應(yīng)的接觸器。指示為“高末陰流” 燈亮。

高末簾柵過荷：高末簾柵的負(fù)載電流達(dá)到額定值的2倍以上時,產(chǎn)生高末過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統(tǒng)接收過荷信號，斷開相應(yīng)的接觸器。指示為“高末簾柵”燈亮

電子管過耗保護(hù)：高末板流和高頻輸出功率之間比例值升高到不能容忍時，產(chǎn)生高末過荷信號，產(chǎn)生高末過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統(tǒng)接收過荷信號，斷開相應(yīng)的接觸器。指示為“過耗”燈亮。

駐波比稍大：當(dāng)反射電壓值超過設(shè)置門限時，電壓比較器輸出高電平，經(jīng)過主板的處理，輸出一個高電平去PSM，從而封鎖PSM。指示為“駐波比稍大”燈亮。

駐波比過大：當(dāng)反射波電壓超過所設(shè)置門限值時,電壓比較器輸出高電平。指示為“駐波比過大”燈亮。

高末級光敏保護(hù)、高前級光敏保護(hù)、高前管光敏保護(hù)、高末簾柵打火、“T”網(wǎng)絡(luò)光敏保護(hù)：打火發(fā)生時，光敏電阻的阻值變小，比較器同向端的電壓變低，使比較器的輸出變?yōu)楦唠娖?。分別指示為“高末打火”燈亮、“高前打火”燈亮、“高前管打火”燈亮、“高簾打火”燈亮、“T網(wǎng)絡(luò)打火”燈亮。

高末輸出正常信號：該信號足夠大時,電壓比較器輸出低電平。

低周輸出信號檢測：檢測低周輸出，取自高末板壓取樣。信號足夠大時，電壓比較器輸出低電平。

3.2 過荷保護(hù)信號的輸出

所有過荷信號的說明，斷高壓、高前都是通過高末過荷繼電器、高前過荷繼電器的斷開而實現(xiàn)的。

三次過荷：指的是在10秒內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3次。在三次之內(nèi)自動恢復(fù)，三次之后，需要人工恢復(fù)。

一次過荷：指的是每出現(xiàn)一次，若要正常播出，需要人工恢復(fù)。

高前打火、高前管打火：屬于三次過荷信號，每出現(xiàn)一次，斷高前，封鎖PSM和寬放，自動恢復(fù)。出現(xiàn)3次過荷后，斷高前，封鎖PSM和寬放。

高前過荷、高前簾柵過荷：屬于一次過荷信號，斷高前，封鎖PSM和寬放。

高末過荷、高末簾柵過荷：屬于三次過荷信號，每出現(xiàn)一次，斷高壓，封鎖PSM和寬放，自動恢復(fù)。出現(xiàn)3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

過耗：屬于一次過荷信號，每出現(xiàn)一次，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

駐波比稍大：PSM的三次過荷信號

無高頻信號：屬于三次過荷信號，每出現(xiàn)一次，封鎖PSM和寬放，自動恢復(fù)。出現(xiàn)3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

高末打火、高簾打火：屬于三次過荷信號，每出現(xiàn)一次，斷高壓，封鎖PSM和寬放，自動恢復(fù)。出現(xiàn)3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

駐波比過大、T網(wǎng)絡(luò)打火：屬于三次過荷信號，每出現(xiàn)一次，封鎖PSM和寬放。出現(xiàn)3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

3.3 過荷保護(hù)原理

在本系統(tǒng)中，過荷動作的主要原理是產(chǎn)生相應(yīng)的高前和高末過荷信號，以及封鎖激勵信號，送給電控系統(tǒng)，電控接收相應(yīng)的過荷信號，經(jīng)過處理產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，執(zhí)行相應(yīng)的動作。以高前過荷為例，當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)高前過荷時，比較器輸出高電平，主板輸入端的光耦被截止，輸出端產(chǎn)生一個封鎖激勵信號和高前過荷信號，電控系統(tǒng)接收到封鎖激勵信號后，封鎖機(jī)器的PSM和寬放，同時針對高前過荷信號，斷開了高前K5、K6和高末K7、K10、K11、K12接觸器，起到了保護(hù)的作用，此時由于高前過荷信號已經(jīng)被鎖存，只能手動解除封鎖。再以無高頻信號為例，所謂無高頻信號就是在調(diào)諧完成和高簾二檔接上的情況下，高末輸出正常和低周輸出正常兩個信號中有一個異常，那么就稱這種情況為“無高頻信號”，如果有無高頻信號，那么保護(hù)系統(tǒng)將產(chǎn)生一個封鎖激勵信號，同時產(chǎn)生一個高末過荷信號，電控接收到信號后，斷開末級接觸器K7、K10、K11、K12，同時由于無高頻信號沒有鎖存，因此發(fā)射機(jī)會自動恢復(fù)，如果在10秒鐘之內(nèi)再發(fā)生兩次故障，那么系統(tǒng)將會產(chǎn)生三次過荷信號，發(fā)射機(jī)將斷高壓，封鎖激勵，需要手動恢復(fù)。發(fā)生過荷時相應(yīng)的操作。駐波比過大時，按下駐波比復(fù)位，將復(fù)位駐波比過大。除此之外的其它故障發(fā)生時，需要按下過荷復(fù)位按鈕，將復(fù)位過荷電路。

4 總結(jié)

發(fā)射機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)是重要的組成部分，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生打火、過荷、駐波比異常、無高頻信號、過耗中任一故障時，系統(tǒng)能及時做出響應(yīng)，保護(hù)發(fā)射機(jī)。掌握保護(hù)系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，做好系統(tǒng)的檢修維護(hù)，對電臺的安全播出具有重要的作用。