機(jī)場(chǎng)多普勒天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)回掃電源基本工作原理及常見故障分析

趙剛

【摘要】 隨著中國(guó)航空事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)航空飛行安全的保障能力也提出了越來越高的要求，而多普勒天氣雷達(dá)主要用于探測(cè)云況、不同類型的降水、清空湍流、風(fēng)切變以及冰雹、下?lián)舯┝?、龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣，使之成為了保障航空飛行安全必不可少的手段之一，因此空管系統(tǒng)對(duì)天氣雷達(dá)的正常運(yùn)行也提出了越來越高的要求。本文主要簡(jiǎn)述多普勒天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)回掃電源的基本原理及常見故障分析。將以成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司的714CDP型C波段雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述發(fā)射機(jī)中回掃充電電路的基本工作原理及常見的故障分析。

【關(guān)鍵詞】 多普勒天氣雷達(dá) 回掃充電電源 工作原理 故障分析

發(fā)射系統(tǒng)是多普勒天氣雷達(dá)中一個(gè)重要的組成部分，主要包括了回掃電源、線性調(diào)制器系統(tǒng)、微波鏈路、監(jiān)控分機(jī)及其它電路，回掃電源又是其中的重中之重。本文將以成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司的714CDP型C波段雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述發(fā)射機(jī)中回掃電源的基本工作原理及常見的故障分析。

一、發(fā)射系統(tǒng)的基本組成及概述

本發(fā)射機(jī)采用全相參體制，固態(tài)射頻功率放大器推動(dòng)高增益速調(diào)管構(gòu)成放大式發(fā)射機(jī)。采用回掃充電電源作高壓電源，可控硅作調(diào)制開關(guān)，組成回掃充電調(diào)制器，經(jīng)高變比脈沖變壓器形成高壓調(diào)制脈沖加于脈沖速調(diào)管陰極，由功放放大后的微波信號(hào)推動(dòng)速調(diào)管工作，放大后的脈沖信號(hào)經(jīng)饋線、天線輻射到空間。高功率電源直接用50Hz、380V電源整流，濾波與回掃充電一起，穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)變脈寬，變T工作，高壓電源紋波小。

二、回掃電源

回掃充電是一種先進(jìn)的充電技術(shù)，回掃充電電路是開關(guān)電源用于脈沖調(diào)制器的一種特殊型式.與傳統(tǒng)的充電技術(shù)相比，它省去了笨重的高壓變壓器；具有很高的充電精度，可以方便地調(diào)節(jié)充電電壓的幅度，使調(diào)制器具有很強(qiáng)的適應(yīng)正/負(fù)失配的能力及快速的故障保護(hù)功能。

回掃電源由高功率電源分機(jī)、充電控制分機(jī)、回掃變壓器和RC吸收網(wǎng)絡(luò)組成。

三、回掃充電電路基本工作原理

從定時(shí)器發(fā)出賦能指令開始到比較器發(fā)出賦能結(jié)束指令止，儲(chǔ)存在充電變壓器中的能量不斷增加，這段時(shí)間稱賦能時(shí)間， 賦能結(jié)束后充電開關(guān)管V1、V2關(guān)斷，加到開關(guān)管充電變壓器初級(jí)電流i1突降為零。由于鐵芯內(nèi)磁場(chǎng)不允許突變，變壓器次級(jí)電流i2由零躍升為i2max，i2max= i1max/n，n是充電變壓器次級(jí)對(duì)初級(jí)的升壓比。在t2時(shí)段內(nèi)，充電變壓器次級(jí)電感與調(diào)制器中的人工線PFN的電容C構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在t2終點(diǎn)，i2下降為零，而人工線上的充電電壓升至Ucmax，完成了一個(gè)充電周期。事實(shí)上，由于存在漏感，在t2時(shí)段開始時(shí)，電流i1的下降有個(gè)過程，在這段時(shí)間里，漏感中的儲(chǔ)能通過回授二極管D1、D2（為軟性開關(guān)，簡(jiǎn)稱SCR，如閘流管）返回510V直流電源，調(diào)制器中的充電二極管D3阻止人工線通過變壓器次級(jí)繞組放電。在t1時(shí)間，電流i1將能量以磁能形式儲(chǔ)入充電變壓器，因此稱為賦能電流；而流過回授二極管，將能量返回直流電源的直流稱為回授電流或反饋電流。

為確保人工線充電電壓的精度，必須精確控制儲(chǔ)入變壓器中的磁能的數(shù)值，即必須控制i1max的大小，也就是必須精確控制充電開關(guān)管開啟與關(guān)閉的時(shí)間間隔，而充電開關(guān)管的通斷則由賦能控制脈沖控制，賦能脈沖來自充電控制板。通過賦能電流與賦能脈沖寬度間的閉環(huán)，可最終確保人工線充電電壓的精確度。

四、回掃充電電路保護(hù)及檢測(cè)設(shè)置

（1）該電路在輸入380V，50Hz電壓時(shí)，設(shè)置了緩啟動(dòng)方式，用以防止短路沖擊及啟動(dòng)時(shí)的反饋過流。（2）在C1之后，IGBT之前設(shè)置了一個(gè)霍爾元件，可用于反饋電流檢測(cè)。（3）在兩個(gè)IGBT處設(shè)置了RC吸收網(wǎng)絡(luò)，防止開關(guān)兩頭的電流突變及充電變壓器處出現(xiàn)過大的反饋電流，導(dǎo)致IGBT擊穿。（4）在C1及L1之間有6只SCR，由于人工線會(huì)不斷的儲(chǔ)存能量，導(dǎo)致電壓不斷升高，當(dāng)反饋電流過高時(shí)，會(huì)擊穿SCR，因此在人工線處設(shè)置了RC吸收網(wǎng)絡(luò)，防止反饋過流。（5）在人工線和脈沖變壓器初級(jí)之間設(shè)置了反峰電流檢測(cè)，主要用于檢測(cè)反峰電流。

五、常見故障分析

（1）假設(shè)脈沖變壓器初級(jí)等效電阻為RL，人工線阻抗為ρ，當(dāng)RL<ρ時(shí)為負(fù)失配，RL>ρ時(shí)為正失配。正負(fù)失配主要用于判斷速調(diào)管性能是否良好，反峰電流就可以用于衡量正負(fù)失配。負(fù)失配時(shí)能量傳輸無法完全通過人工線，能量會(huì)在人工線不斷聚集，因此會(huì)采用RC吸收網(wǎng)絡(luò)用以保護(hù)電路。當(dāng)速調(diào)管使用時(shí)間過長(zhǎng)或發(fā)射能力下降時(shí)，電子發(fā)射能力減弱，電流變小，阻抗增大，會(huì)從負(fù)失配變?yōu)檎?，此時(shí)人工線聚集能量增大，反峰電流增大；當(dāng)速調(diào)管失效時(shí)，速調(diào)管功率明顯減弱，反峰電流會(huì)明顯增大。（2）SCR脈沖一般為3～5μs，當(dāng)SCR被擊穿時(shí)，可測(cè)量脈沖用以判斷，但是必須將散熱器與可控硅壓緊，不然無法測(cè)量其脈沖。C1與L1之間有6只SCR，每只SCR電阻正常位120KΩ，如果測(cè)量發(fā)現(xiàn)電阻為0，則可證明SCR被擊穿。（3）IGBT可用三用表測(cè)量，當(dāng)其阻值過低時(shí)，代表被擊穿。其正常阻值可在運(yùn)行正常時(shí)測(cè)量，并記錄。IGBT故障時(shí)還可以測(cè)量其觸發(fā)脈沖。在開假高壓時(shí)，可以測(cè)量IGBT觸發(fā)脈沖，下面介紹如何開假高壓。取掉整流分機(jī)輸入的380V電壓插頭，此時(shí)無緩啟動(dòng)信號(hào)，無法開高壓，將充電控制分機(jī)的開關(guān)工作時(shí)放在“工作”按鈕，檢查時(shí)放在“檢查”按鈕，用以模擬緩啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)開高壓，IGBT處無510V電壓，即為假高壓。開假高壓后，充電控制分機(jī)的充電控制板開始送出賦能脈沖到IGBT的驅(qū)動(dòng)板上，此時(shí)可用示波器檢查IGBT的觸發(fā)脈沖是否正常，因?yàn)闊o高壓，因此可以保證示波器不會(huì)被燒壞。注意，兩個(gè)IGBT帶有虛流二極管，兩個(gè)IGBT并不相同，不可呼喚。（4）以下幾種情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)報(bào)IGBT過流故障：①D3被擊穿；②充電變壓器次級(jí)短路（可能會(huì)報(bào)賦能過流）；③充電變壓器次級(jí)RC吸收網(wǎng)絡(luò)電容被擊穿；④C1與L1之間6只SCR被擊穿；⑤人工線被擊穿。

因?yàn)榇死走_(dá)為雙偏振雷達(dá)，因此人工線有兩個(gè)脈寬，分別為1μs和2μs。當(dāng)判斷人工線是否故障時(shí)，假設(shè)此時(shí)所用脈寬為1μs，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)IGBT過流故障，轉(zhuǎn)換脈寬，變?yōu)?μs，如果正常則判斷人工線故障，被擊穿，否則，人工線正常。

總結(jié)：隨著民航事業(yè)的飛速發(fā)展，氣象多普勒雷達(dá)在民航氣象保障設(shè)備系統(tǒng)中扮演著越來越重要的位置，本文只是以714CDP雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述了發(fā)射系統(tǒng)回掃電源的充電工作原理，以及對(duì)該電路常見故障做了簡(jiǎn)單介紹，有許多不盡及不妥之處，希望能對(duì)天氣雷達(dá)維護(hù)人員有些許幫助，提高航空飛行安全的保障能力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 機(jī)場(chǎng)多普勒天氣雷達(dá)培訓(xùn)教材第四章發(fā)射和第十二章故障定位分析. 成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司endprint

【摘要】 隨著中國(guó)航空事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)航空飛行安全的保障能力也提出了越來越高的要求，而多普勒天氣雷達(dá)主要用于探測(cè)云況、不同類型的降水、清空湍流、風(fēng)切變以及冰雹、下?lián)舯┝?、龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣，使之成為了保障航空飛行安全必不可少的手段之一，因此空管系統(tǒng)對(duì)天氣雷達(dá)的正常運(yùn)行也提出了越來越高的要求。本文主要簡(jiǎn)述多普勒天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)回掃電源的基本原理及常見故障分析。將以成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司的714CDP型C波段雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述發(fā)射機(jī)中回掃充電電路的基本工作原理及常見的故障分析。

【關(guān)鍵詞】 多普勒天氣雷達(dá) 回掃充電電源 工作原理 故障分析

發(fā)射系統(tǒng)是多普勒天氣雷達(dá)中一個(gè)重要的組成部分，主要包括了回掃電源、線性調(diào)制器系統(tǒng)、微波鏈路、監(jiān)控分機(jī)及其它電路，回掃電源又是其中的重中之重。本文將以成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司的714CDP型C波段雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述發(fā)射機(jī)中回掃電源的基本工作原理及常見的故障分析。

一、發(fā)射系統(tǒng)的基本組成及概述

本發(fā)射機(jī)采用全相參體制，固態(tài)射頻功率放大器推動(dòng)高增益速調(diào)管構(gòu)成放大式發(fā)射機(jī)。采用回掃充電電源作高壓電源，可控硅作調(diào)制開關(guān)，組成回掃充電調(diào)制器，經(jīng)高變比脈沖變壓器形成高壓調(diào)制脈沖加于脈沖速調(diào)管陰極，由功放放大后的微波信號(hào)推動(dòng)速調(diào)管工作，放大后的脈沖信號(hào)經(jīng)饋線、天線輻射到空間。高功率電源直接用50Hz、380V電源整流，濾波與回掃充電一起，穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)變脈寬，變T工作，高壓電源紋波小。

二、回掃電源

回掃充電是一種先進(jìn)的充電技術(shù)，回掃充電電路是開關(guān)電源用于脈沖調(diào)制器的一種特殊型式.與傳統(tǒng)的充電技術(shù)相比，它省去了笨重的高壓變壓器；具有很高的充電精度，可以方便地調(diào)節(jié)充電電壓的幅度，使調(diào)制器具有很強(qiáng)的適應(yīng)正/負(fù)失配的能力及快速的故障保護(hù)功能。

回掃電源由高功率電源分機(jī)、充電控制分機(jī)、回掃變壓器和RC吸收網(wǎng)絡(luò)組成。

三、回掃充電電路基本工作原理

從定時(shí)器發(fā)出賦能指令開始到比較器發(fā)出賦能結(jié)束指令止，儲(chǔ)存在充電變壓器中的能量不斷增加，這段時(shí)間稱賦能時(shí)間， 賦能結(jié)束后充電開關(guān)管V1、V2關(guān)斷，加到開關(guān)管充電變壓器初級(jí)電流i1突降為零。由于鐵芯內(nèi)磁場(chǎng)不允許突變，變壓器次級(jí)電流i2由零躍升為i2max，i2max= i1max/n，n是充電變壓器次級(jí)對(duì)初級(jí)的升壓比。在t2時(shí)段內(nèi)，充電變壓器次級(jí)電感與調(diào)制器中的人工線PFN的電容C構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在t2終點(diǎn)，i2下降為零，而人工線上的充電電壓升至Ucmax，完成了一個(gè)充電周期。事實(shí)上，由于存在漏感，在t2時(shí)段開始時(shí)，電流i1的下降有個(gè)過程，在這段時(shí)間里，漏感中的儲(chǔ)能通過回授二極管D1、D2（為軟性開關(guān)，簡(jiǎn)稱SCR，如閘流管）返回510V直流電源，調(diào)制器中的充電二極管D3阻止人工線通過變壓器次級(jí)繞組放電。在t1時(shí)間，電流i1將能量以磁能形式儲(chǔ)入充電變壓器，因此稱為賦能電流；而流過回授二極管，將能量返回直流電源的直流稱為回授電流或反饋電流。

為確保人工線充電電壓的精度，必須精確控制儲(chǔ)入變壓器中的磁能的數(shù)值，即必須控制i1max的大小，也就是必須精確控制充電開關(guān)管開啟與關(guān)閉的時(shí)間間隔，而充電開關(guān)管的通斷則由賦能控制脈沖控制，賦能脈沖來自充電控制板。通過賦能電流與賦能脈沖寬度間的閉環(huán)，可最終確保人工線充電電壓的精確度。

四、回掃充電電路保護(hù)及檢測(cè)設(shè)置

（1）該電路在輸入380V，50Hz電壓時(shí)，設(shè)置了緩啟動(dòng)方式，用以防止短路沖擊及啟動(dòng)時(shí)的反饋過流。（2）在C1之后，IGBT之前設(shè)置了一個(gè)霍爾元件，可用于反饋電流檢測(cè)。（3）在兩個(gè)IGBT處設(shè)置了RC吸收網(wǎng)絡(luò)，防止開關(guān)兩頭的電流突變及充電變壓器處出現(xiàn)過大的反饋電流，導(dǎo)致IGBT擊穿。（4）在C1及L1之間有6只SCR，由于人工線會(huì)不斷的儲(chǔ)存能量，導(dǎo)致電壓不斷升高，當(dāng)反饋電流過高時(shí)，會(huì)擊穿SCR，因此在人工線處設(shè)置了RC吸收網(wǎng)絡(luò)，防止反饋過流。（5）在人工線和脈沖變壓器初級(jí)之間設(shè)置了反峰電流檢測(cè)，主要用于檢測(cè)反峰電流。

五、常見故障分析

（1）假設(shè)脈沖變壓器初級(jí)等效電阻為RL，人工線阻抗為ρ，當(dāng)RL<ρ時(shí)為負(fù)失配，RL>ρ時(shí)為正失配。正負(fù)失配主要用于判斷速調(diào)管性能是否良好，反峰電流就可以用于衡量正負(fù)失配。負(fù)失配時(shí)能量傳輸無法完全通過人工線，能量會(huì)在人工線不斷聚集，因此會(huì)采用RC吸收網(wǎng)絡(luò)用以保護(hù)電路。當(dāng)速調(diào)管使用時(shí)間過長(zhǎng)或發(fā)射能力下降時(shí)，電子發(fā)射能力減弱，電流變小，阻抗增大，會(huì)從負(fù)失配變?yōu)檎?，此時(shí)人工線聚集能量增大，反峰電流增大；當(dāng)速調(diào)管失效時(shí)，速調(diào)管功率明顯減弱，反峰電流會(huì)明顯增大。（2）SCR脈沖一般為3～5μs，當(dāng)SCR被擊穿時(shí)，可測(cè)量脈沖用以判斷，但是必須將散熱器與可控硅壓緊，不然無法測(cè)量其脈沖。C1與L1之間有6只SCR，每只SCR電阻正常位120KΩ，如果測(cè)量發(fā)現(xiàn)電阻為0，則可證明SCR被擊穿。（3）IGBT可用三用表測(cè)量，當(dāng)其阻值過低時(shí)，代表被擊穿。其正常阻值可在運(yùn)行正常時(shí)測(cè)量，并記錄。IGBT故障時(shí)還可以測(cè)量其觸發(fā)脈沖。在開假高壓時(shí)，可以測(cè)量IGBT觸發(fā)脈沖，下面介紹如何開假高壓。取掉整流分機(jī)輸入的380V電壓插頭，此時(shí)無緩啟動(dòng)信號(hào)，無法開高壓，將充電控制分機(jī)的開關(guān)工作時(shí)放在“工作”按鈕，檢查時(shí)放在“檢查”按鈕，用以模擬緩啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)開高壓，IGBT處無510V電壓，即為假高壓。開假高壓后，充電控制分機(jī)的充電控制板開始送出賦能脈沖到IGBT的驅(qū)動(dòng)板上，此時(shí)可用示波器檢查IGBT的觸發(fā)脈沖是否正常，因?yàn)闊o高壓，因此可以保證示波器不會(huì)被燒壞。注意，兩個(gè)IGBT帶有虛流二極管，兩個(gè)IGBT并不相同，不可呼喚。（4）以下幾種情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)報(bào)IGBT過流故障：①D3被擊穿；②充電變壓器次級(jí)短路（可能會(huì)報(bào)賦能過流）；③充電變壓器次級(jí)RC吸收網(wǎng)絡(luò)電容被擊穿；④C1與L1之間6只SCR被擊穿；⑤人工線被擊穿。

因?yàn)榇死走_(dá)為雙偏振雷達(dá)，因此人工線有兩個(gè)脈寬，分別為1μs和2μs。當(dāng)判斷人工線是否故障時(shí)，假設(shè)此時(shí)所用脈寬為1μs，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)IGBT過流故障，轉(zhuǎn)換脈寬，變?yōu)?μs，如果正常則判斷人工線故障，被擊穿，否則，人工線正常。

總結(jié)：隨著民航事業(yè)的飛速發(fā)展，氣象多普勒雷達(dá)在民航氣象保障設(shè)備系統(tǒng)中扮演著越來越重要的位置，本文只是以714CDP雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述了發(fā)射系統(tǒng)回掃電源的充電工作原理，以及對(duì)該電路常見故障做了簡(jiǎn)單介紹，有許多不盡及不妥之處，希望能對(duì)天氣雷達(dá)維護(hù)人員有些許幫助，提高航空飛行安全的保障能力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 機(jī)場(chǎng)多普勒天氣雷達(dá)培訓(xùn)教材第四章發(fā)射和第十二章故障定位分析. 成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司endprint

【摘要】 隨著中國(guó)航空事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)航空飛行安全的保障能力也提出了越來越高的要求，而多普勒天氣雷達(dá)主要用于探測(cè)云況、不同類型的降水、清空湍流、風(fēng)切變以及冰雹、下?lián)舯┝鳌埦盹L(fēng)等災(zāi)害性天氣，使之成為了保障航空飛行安全必不可少的手段之一，因此空管系統(tǒng)對(duì)天氣雷達(dá)的正常運(yùn)行也提出了越來越高的要求。本文主要簡(jiǎn)述多普勒天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)回掃電源的基本原理及常見故障分析。將以成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司的714CDP型C波段雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述發(fā)射機(jī)中回掃充電電路的基本工作原理及常見的故障分析。

【關(guān)鍵詞】 多普勒天氣雷達(dá) 回掃充電電源 工作原理 故障分析

發(fā)射系統(tǒng)是多普勒天氣雷達(dá)中一個(gè)重要的組成部分，主要包括了回掃電源、線性調(diào)制器系統(tǒng)、微波鏈路、監(jiān)控分機(jī)及其它電路，回掃電源又是其中的重中之重。本文將以成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司的714CDP型C波段雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述發(fā)射機(jī)中回掃電源的基本工作原理及常見的故障分析。

一、發(fā)射系統(tǒng)的基本組成及概述

本發(fā)射機(jī)采用全相參體制，固態(tài)射頻功率放大器推動(dòng)高增益速調(diào)管構(gòu)成放大式發(fā)射機(jī)。采用回掃充電電源作高壓電源，可控硅作調(diào)制開關(guān)，組成回掃充電調(diào)制器，經(jīng)高變比脈沖變壓器形成高壓調(diào)制脈沖加于脈沖速調(diào)管陰極，由功放放大后的微波信號(hào)推動(dòng)速調(diào)管工作，放大后的脈沖信號(hào)經(jīng)饋線、天線輻射到空間。高功率電源直接用50Hz、380V電源整流，濾波與回掃充電一起，穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)變脈寬，變T工作，高壓電源紋波小。

二、回掃電源

回掃充電是一種先進(jìn)的充電技術(shù)，回掃充電電路是開關(guān)電源用于脈沖調(diào)制器的一種特殊型式.與傳統(tǒng)的充電技術(shù)相比，它省去了笨重的高壓變壓器；具有很高的充電精度，可以方便地調(diào)節(jié)充電電壓的幅度，使調(diào)制器具有很強(qiáng)的適應(yīng)正/負(fù)失配的能力及快速的故障保護(hù)功能。

回掃電源由高功率電源分機(jī)、充電控制分機(jī)、回掃變壓器和RC吸收網(wǎng)絡(luò)組成。

三、回掃充電電路基本工作原理

從定時(shí)器發(fā)出賦能指令開始到比較器發(fā)出賦能結(jié)束指令止，儲(chǔ)存在充電變壓器中的能量不斷增加，這段時(shí)間稱賦能時(shí)間， 賦能結(jié)束后充電開關(guān)管V1、V2關(guān)斷，加到開關(guān)管充電變壓器初級(jí)電流i1突降為零。由于鐵芯內(nèi)磁場(chǎng)不允許突變，變壓器次級(jí)電流i2由零躍升為i2max，i2max= i1max/n，n是充電變壓器次級(jí)對(duì)初級(jí)的升壓比。在t2時(shí)段內(nèi)，充電變壓器次級(jí)電感與調(diào)制器中的人工線PFN的電容C構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在t2終點(diǎn)，i2下降為零，而人工線上的充電電壓升至Ucmax，完成了一個(gè)充電周期。事實(shí)上，由于存在漏感，在t2時(shí)段開始時(shí)，電流i1的下降有個(gè)過程，在這段時(shí)間里，漏感中的儲(chǔ)能通過回授二極管D1、D2（為軟性開關(guān)，簡(jiǎn)稱SCR，如閘流管）返回510V直流電源，調(diào)制器中的充電二極管D3阻止人工線通過變壓器次級(jí)繞組放電。在t1時(shí)間，電流i1將能量以磁能形式儲(chǔ)入充電變壓器，因此稱為賦能電流；而流過回授二極管，將能量返回直流電源的直流稱為回授電流或反饋電流。

為確保人工線充電電壓的精度，必須精確控制儲(chǔ)入變壓器中的磁能的數(shù)值，即必須控制i1max的大小，也就是必須精確控制充電開關(guān)管開啟與關(guān)閉的時(shí)間間隔，而充電開關(guān)管的通斷則由賦能控制脈沖控制，賦能脈沖來自充電控制板。通過賦能電流與賦能脈沖寬度間的閉環(huán)，可最終確保人工線充電電壓的精確度。

四、回掃充電電路保護(hù)及檢測(cè)設(shè)置

（1）該電路在輸入380V，50Hz電壓時(shí)，設(shè)置了緩啟動(dòng)方式，用以防止短路沖擊及啟動(dòng)時(shí)的反饋過流。（2）在C1之后，IGBT之前設(shè)置了一個(gè)霍爾元件，可用于反饋電流檢測(cè)。（3）在兩個(gè)IGBT處設(shè)置了RC吸收網(wǎng)絡(luò)，防止開關(guān)兩頭的電流突變及充電變壓器處出現(xiàn)過大的反饋電流，導(dǎo)致IGBT擊穿。（4）在C1及L1之間有6只SCR，由于人工線會(huì)不斷的儲(chǔ)存能量，導(dǎo)致電壓不斷升高，當(dāng)反饋電流過高時(shí)，會(huì)擊穿SCR，因此在人工線處設(shè)置了RC吸收網(wǎng)絡(luò)，防止反饋過流。（5）在人工線和脈沖變壓器初級(jí)之間設(shè)置了反峰電流檢測(cè)，主要用于檢測(cè)反峰電流。

五、常見故障分析

（1）假設(shè)脈沖變壓器初級(jí)等效電阻為RL，人工線阻抗為ρ，當(dāng)RL<ρ時(shí)為負(fù)失配，RL>ρ時(shí)為正失配。正負(fù)失配主要用于判斷速調(diào)管性能是否良好，反峰電流就可以用于衡量正負(fù)失配。負(fù)失配時(shí)能量傳輸無法完全通過人工線，能量會(huì)在人工線不斷聚集，因此會(huì)采用RC吸收網(wǎng)絡(luò)用以保護(hù)電路。當(dāng)速調(diào)管使用時(shí)間過長(zhǎng)或發(fā)射能力下降時(shí)，電子發(fā)射能力減弱，電流變小，阻抗增大，會(huì)從負(fù)失配變?yōu)檎?，此時(shí)人工線聚集能量增大，反峰電流增大；當(dāng)速調(diào)管失效時(shí)，速調(diào)管功率明顯減弱，反峰電流會(huì)明顯增大。（2）SCR脈沖一般為3～5μs，當(dāng)SCR被擊穿時(shí)，可測(cè)量脈沖用以判斷，但是必須將散熱器與可控硅壓緊，不然無法測(cè)量其脈沖。C1與L1之間有6只SCR，每只SCR電阻正常位120KΩ，如果測(cè)量發(fā)現(xiàn)電阻為0，則可證明SCR被擊穿。（3）IGBT可用三用表測(cè)量，當(dāng)其阻值過低時(shí)，代表被擊穿。其正常阻值可在運(yùn)行正常時(shí)測(cè)量，并記錄。IGBT故障時(shí)還可以測(cè)量其觸發(fā)脈沖。在開假高壓時(shí)，可以測(cè)量IGBT觸發(fā)脈沖，下面介紹如何開假高壓。取掉整流分機(jī)輸入的380V電壓插頭，此時(shí)無緩啟動(dòng)信號(hào)，無法開高壓，將充電控制分機(jī)的開關(guān)工作時(shí)放在“工作”按鈕，檢查時(shí)放在“檢查”按鈕，用以模擬緩啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)開高壓，IGBT處無510V電壓，即為假高壓。開假高壓后，充電控制分機(jī)的充電控制板開始送出賦能脈沖到IGBT的驅(qū)動(dòng)板上，此時(shí)可用示波器檢查IGBT的觸發(fā)脈沖是否正常，因?yàn)闊o高壓，因此可以保證示波器不會(huì)被燒壞。注意，兩個(gè)IGBT帶有虛流二極管，兩個(gè)IGBT并不相同，不可呼喚。（4）以下幾種情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)報(bào)IGBT過流故障：①D3被擊穿；②充電變壓器次級(jí)短路（可能會(huì)報(bào)賦能過流）；③充電變壓器次級(jí)RC吸收網(wǎng)絡(luò)電容被擊穿；④C1與L1之間6只SCR被擊穿；⑤人工線被擊穿。

因?yàn)榇死走_(dá)為雙偏振雷達(dá)，因此人工線有兩個(gè)脈寬，分別為1μs和2μs。當(dāng)判斷人工線是否故障時(shí)，假設(shè)此時(shí)所用脈寬為1μs，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)IGBT過流故障，轉(zhuǎn)換脈寬，變?yōu)?μs，如果正常則判斷人工線故障，被擊穿，否則，人工線正常。

總結(jié)：隨著民航事業(yè)的飛速發(fā)展，氣象多普勒雷達(dá)在民航氣象保障設(shè)備系統(tǒng)中扮演著越來越重要的位置，本文只是以714CDP雙偏振全相參多普勒天氣雷達(dá)為例，簡(jiǎn)述了發(fā)射系統(tǒng)回掃電源的充電工作原理，以及對(duì)該電路常見故障做了簡(jiǎn)單介紹，有許多不盡及不妥之處，希望能對(duì)天氣雷達(dá)維護(hù)人員有些許幫助，提高航空飛行安全的保障能力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 機(jī)場(chǎng)多普勒天氣雷達(dá)培訓(xùn)教材第四章發(fā)射和第十二章故障定位分析. 成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司endprint