PSM短波發(fā)射機功率模塊故障與分析

陳建忠

摘 要：通過對PSM短波發(fā)射機常見故障的分析，總結(jié)故障、分析故障，才能快捷地處理，確保播音質(zhì)量。在工藝上使主整變壓器的繞制方法更合理，使各繞組的漏感盡量一致，可以改善其動態(tài)電壓的一致性，盡可能減少三相外電波動。

關(guān)鍵詞：PSM 發(fā)射機 模塊

中圖分類號：U270.38+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0069-01

SW100-Ⅱ型100KWPSM是原航天部二十三所生產(chǎn)的100Kw短波發(fā)射機，即脈沖階梯調(diào)制式短波廣播發(fā)射機。本人通過近年來的檢修、維護和故障處理，就該機型在PSM功率模塊上出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，進行分析總結(jié)作出一匯編，為今后工作中快捷地處理類似的故障提供相應(yīng)的保障。首先，我們先從PSM模塊的在發(fā)射機中的功用上入手分析。

1 PSM模塊的工作過程

在發(fā)射機中PSM功率開關(guān)共有50組，其中48個用于高末功放電子管（RS2054）11kV板壓的供給，2個用于其簾柵壓的供給。供末級電子管板壓的48個功率開關(guān)分別接在兩個移相變壓器的次級繞組端。兩個變壓器初級電源電壓為三相380V，相對供電電源有±15°的相移，且初次級均為Δ-Y接法，這樣可使整流后的電源紋波大大地減小。48組功率開關(guān)以串聯(lián)方式工作，每當(dāng)接通一個功率開關(guān)，一個+540V的電壓就經(jīng)濾波器加至高末級電子管板極。每組開關(guān)的電子器件是采用高性能的絕緣門雙極晶體管（IGBT）。這樣，開關(guān)速率大大提高，音頻控制系統(tǒng)電路便可相應(yīng)簡化，調(diào)制器效率也能進一步提高。

每個功率開關(guān)都有自己的功率開關(guān)控制器。它是在接收到合或斷本組功率開關(guān)的光指令信號后轉(zhuǎn)換成電信號，使功率開關(guān)狀態(tài)改變。此外，開關(guān)控制器還具有對本功率開關(guān)進行自我檢測和實行故障保護的功能，同時經(jīng)光纜將本組功率開關(guān)狀態(tài)及外電變化情況反饋給開關(guān)組件狀態(tài)板。

2 PSM模塊的雜音問題與解決

由于最多只有48級階梯其非線性失真較大并且其低音高調(diào)幅，中音低調(diào)幅，高音極低調(diào)幅階梯紋波主頻都處于濾波器的通帶之內(nèi)難以濾除，因而需采用PDM補償抑制失真，又由于受IGBT工作頻率的限制，為了48級PSM開關(guān)的平均負(fù)載功率近似相等，PDM補償采用的開關(guān)頻率選擇fc=70kHz。同時48級PSM開關(guān)均以fc=70kHz的頻率循環(huán)導(dǎo)通，所以在載波情況下每個模塊的工作頻率為：fc/48。當(dāng)調(diào)幅度為m時開關(guān)管的主要工作頻率應(yīng)為：fcm=1/48fc+mfΩ

根據(jù)上述PSM調(diào)制器基本原理我們可以看到在目前器件水平條件下PSM調(diào)制方式將可能產(chǎn)生兩種乙類屏調(diào)沒有的特殊雜音。

（1）開關(guān)頻率分量雜音。

兩臺PSM主變壓器共48個次級繞組，分別接到48個功率模塊板上，對每一個功率模塊來說，都是一個獨立的三相全波整流器。由于移相變壓器中次級繞組位置不同，因而漏感不同，邊緣繞組較中間繞組漏感要大，導(dǎo)致同一臺移相變壓器的不同次級繞組輸出電壓不同。同時，由于制造工藝等原因，兩臺移相變壓器相同位置繞組的輸出電壓也不可能完全相同。所以開關(guān)頻率周期內(nèi)21級PSM開關(guān)（載波狀態(tài)）的合成電壓也互不相等。把這種含有脈動的直流電壓輸出到射頻被調(diào)級，就會出現(xiàn)相應(yīng)寄生調(diào)制而導(dǎo)致雜音。

（2）分頻雜音。

分頻雜音實際上是PSM發(fā)射機最主要的雜音。如前所述，為了48級PSM功率電源開關(guān)的平均負(fù)載功率近似相等，48級PSM開關(guān)均以fc=70kHz的頻率循環(huán)導(dǎo)通。采用三角波進行PDM補償抑制失真在載波情況下經(jīng)48次分頻后的頻率為：70kHz/48=1.46kHz（fc=70kHz）或100kHz/48=2.08kHz（fc=100kHz）。此分頻分量就正好落入音頻通帶內(nèi)產(chǎn)生分頻雜音。

3 PSM模塊的故障問題與解決

現(xiàn)對我臺所出現(xiàn)的所有PSM模塊故障做個總編。

（1）在換模塊的時候，兩個模塊間的三相輸入進線端不能互換。其原因是該機是PSM脈沖階梯調(diào)制，故其電壓是疊加上去的，如2、3兩模塊，2號的疊加電壓加在3號的輸出端上，依次下去…

（2）小板的匹配問題：北廣出產(chǎn)的控制小板與新無線局自身產(chǎn)的模塊不匹配。在加高壓時它會造成小板的自保護從而切斷模塊IGBT開關(guān)。原因是他們的取樣端的電壓值不同。無線局模塊的輸出是410～418V高于北廣模塊的372～378V，北廣小板的正常動作值是6V，而它從新板上得到的取樣值高于它的比較值6V，故它會自保護切斷AC端。對付的辦法是，北廣出產(chǎn)的控制小板對北廣的模塊，無線局出產(chǎn)的控制小板對無線局的模塊。

（3）IGBT損壞：這是最常見的問題，其易測易換。其損壞原因是由于瞬間電流過大，IGBT在被完全關(guān)斷之前電流超過極限值，而擊穿IGBT。而我臺PSM模塊大都以IGBT擊穿為終，其故障率居高不下遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他臺。該文作者個人想法認(rèn)為：出于自身環(huán)境的缺陷，我臺的4部PSM150KW發(fā)射機是兩兩呈對面相持狀態(tài)，這與全國其他臺是唯一的PSM位置結(jié)構(gòu)不同的（別的臺都是一字排開）。因面對面排放，又發(fā)射機正面的屏蔽是最少的，而在PSM模塊的輸入端是移相變壓器，變壓器再由電感感應(yīng)輸出48組電壓供給各個模塊，由于電感易受干擾（在電感受干擾時，電壓不穩(wěn)）。其處理辦法可有：清除線路板臟污，清掃內(nèi)部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位的灰塵。對輸入端的電壓進行穩(wěn)壓措施。用電導(dǎo)率良好的材料對電場進行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進行屏蔽，做好各個屏蔽措施，盡量用同一接地端。盡管這樣我臺的IGBT損壞故障率還是居高不下，位置結(jié)構(gòu)畢竟還是很有影響的。

（4）48組模塊輸入總電壓的380電源，它的一相真空觸點（真空泡）接觸不良，造成一相無輸入。其直接的結(jié)果是導(dǎo)致1/3的模塊被瞬間保護拉斷開，整機功率不夠，屏壓加不上去。處理辦法是：落高壓，拉總開關(guān)，掛地鉤，更換真空泡。

（5）R12損壞：常見現(xiàn)象之二，R12是取樣電阻，當(dāng)它有問題的時候，一加高壓解除封鎖后，小板檢測出無反饋信號，模塊會被小板自動拉斷開。

4 結(jié)語

從以上分析來看，PSM發(fā)射機雖然存在各種雜音分量和各種故障，在理論上我們已經(jīng)基本找出其產(chǎn)生的原因。在實踐中要分析它們的主要情況，抓主要問題，逐項解決，這樣使PSM發(fā)射機信噪比指標(biāo)達(dá)到國家的要求，為國家安全保駕護航。

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