短波發(fā)射機(jī)功率模塊通路簡(jiǎn)介

李 媛

（國(guó)家新聞出版廣電總局五九四臺(tái)，陜西 咸陽(yáng) 712028）

短波發(fā)射機(jī)功率模塊通路簡(jiǎn)介

李 媛

（國(guó)家新聞出版廣電總局五九四臺(tái)，陜西 咸陽(yáng) 712028）

主要從TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)功率模塊的組成組成入手，著重對(duì)其工作原理和PSM8功率模塊通路作了重點(diǎn)描述，對(duì)發(fā)射機(jī)假功率模塊通路的工作方式有了直觀的了解。

發(fā)射機(jī)；模塊；變壓器；濾波

0 引言

功率模塊通路由變壓器和功率模塊兩種不同類(lèi)型的部件組成，分別闡述了變壓器和模塊的工作特性，從而針對(duì)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)的功率模塊通路作了簡(jiǎn)要的分析，使得對(duì)發(fā)射機(jī)功率模塊有了更加清晰的認(rèn)識(shí)。

1 功率模塊通路的組成

功率模塊通路由變壓器和功率模塊兩種不同類(lèi)型的部件組成。變壓器為各個(gè)功率模塊提供相互獨(dú)立的電源。功率模塊的步進(jìn)式電壓跳變和變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的分布電容和變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈之間的分布電容能夠引起變壓器和功率模塊之間的電流振蕩。當(dāng)?shù)趇個(gè)模塊導(dǎo)通時(shí)，在它之上的所有電容將由階梯電壓Ust重新進(jìn)行充電，同樣功率模塊關(guān)斷時(shí)，電容將放電。見(jiàn)下圖1功率模塊通路方框圖：

圖1 功率模塊通路方框圖

1.1 變壓器

PSM系統(tǒng)中共有兩臺(tái)調(diào)制變壓器，相互之間不能替代。每臺(tái)變壓器每相有13個(gè)次級(jí)繞組，每3個(gè)次級(jí)繞組（U，V，W）給一個(gè)模塊供電，次級(jí)電壓為570V。兩臺(tái)變壓器分別為Y-Y和Δ-Y接法，初級(jí)接到同一個(gè)10kV高壓電源上，初級(jí)的星形繞組電壓分別與三角形繞組電壓同相，即星形繞組電壓比三角形繞組電壓的相位超前30度。同時(shí)由于模塊上采用三相橋式整流對(duì)兩臺(tái)變壓器次級(jí)電壓進(jìn)行整流，所以?xún)山M整流器合成的輸出電壓紋波頻率提高一倍，形成一個(gè)十二相脈動(dòng)整流方式。30度的相位差還帶來(lái)以下好處：十二相的整流系統(tǒng)可大大減少輸出直流電壓的紋波；十二相的整流器負(fù)載可大大減少電源的失真；每臺(tái)變壓器的初級(jí)線圈裝有一個(gè)電流互感器，互感器的次級(jí)接到一個(gè)IKT保護(hù)繼電器，通過(guò)這些措施可提供以下保護(hù)功能：延時(shí)時(shí)間和過(guò)流跳閘電流可調(diào)的過(guò)流保護(hù)；發(fā)生短路故障時(shí)的立即跳閘保護(hù)。

1.2 功率模塊

功率模塊被采用雙功率模塊設(shè)計(jì)，即每個(gè)模塊由兩個(gè)開(kāi)關(guān)單元組成。本機(jī)使用了26個(gè)雙功率模塊，相當(dāng)于有52個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元。采用這種設(shè)計(jì)一方面可以減少功率模塊的數(shù)量，另一方面也節(jié)省了空間。該部分包含了模塊開(kāi)關(guān)所需的通用器件，如保險(xiǎn)（F2、F3），附屬變壓器，電流互感器，模塊的阻流圈，接地開(kāi)關(guān)的放電電阻，電容的充電電路等。作為模塊的核心，該部分由以下器件組成：IGBT，整流二極管，電容組，IGBT控制板。為了減小寄生電感，該部分的設(shè)計(jì)非常緊湊，各部件之間的連線都是通過(guò)線路板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該部分可分為兩個(gè)子部分：一部分是由兩個(gè)IGBT，整流二極管和熱保護(hù)開(kāi)關(guān)，散熱器組成的發(fā)熱部分。另一部分是由大容量電解電容組成的電容組。為了盡可能的縮短兩部分電路之間的連線長(zhǎng)度 （包括一些測(cè)量用的連線），IGBT控制板直接安裝在功率模塊的上面。同時(shí)系統(tǒng)還采取了以下措施來(lái)減小如IGBT開(kāi)關(guān)等造成的干擾：功率模塊安裝在模塊功率板的上面；IGBT控制板上面采用屏蔽罩；IGBT控制板采用了板式接地，以保證接地良好。模塊采用帶中心抽頭的星形接法。附屬變壓器提供控制用的正、負(fù)電源。正負(fù)電源可以通過(guò)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)分別控制，這樣既減少了模塊使用的元器件數(shù)量，又提高了系統(tǒng)的可靠度。模塊的電源來(lái)自調(diào)制變壓器的次級(jí)，額定電壓為三相877V，通過(guò)裝在S和T相上的額定電流為80A的固態(tài)保險(xiǎn)F2、F3對(duì)整流模塊中的二極管進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)樽儔浩鞯膬蓚€(gè)次級(jí)線圈間會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，為了確保與變壓器次級(jí)線圈的連接，R相沒(méi)有保險(xiǎn)保護(hù)。輸入模塊的交流電壓經(jīng)過(guò)二極管進(jìn)行橋式整流，輸出電壓約為580V。整流二極管模塊V7屬于標(biāo)準(zhǔn)接法，當(dāng)關(guān)斷負(fù)載時(shí)，用于抑制線路中的感性分量產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，防止損壞元器件。絕大多數(shù)連線都在模塊的基礎(chǔ)板上，PSM變壓器的電源連線直接連在保險(xiǎn)座上，保險(xiǎn)座旁邊有一個(gè)螺釘用來(lái)連接電源零線。接地開(kāi)關(guān)的連線在放電電阻的旁邊；阻流圈L24作為模塊的輸入連接；只有模塊的輸出線位于功率模塊板上；散熱器的水冷接頭也是從模塊的前方進(jìn)行連接的。輸出電壓額定電流時(shí)模塊電壓為680V；額定電流時(shí)雙功率模塊電壓為1360V；雙功率模塊的輸出電流為100A；最大允許的開(kāi)關(guān)頻率為13kHz。

1.3 濾波網(wǎng)絡(luò)

PSM濾波器接在調(diào)制器功率部分的后面，濾除由于進(jìn)行PSM調(diào)制帶來(lái)的開(kāi)關(guān)頻率分量，將經(jīng)過(guò)濾波后純凈的音頻信號(hào)送到射頻末級(jí)的電子管板級(jí)上。濾波網(wǎng)絡(luò)由筒型陶瓷電容和多圈螺旋線圈組成，濾波器輸入端的線圈L450與功率模塊上的扼流圈一樣。網(wǎng)絡(luò)的各元件被固定在功率模塊上的基本框架上，并且濾波器的接地點(diǎn)是與框架絕緣隔離的。濾波器是一個(gè)C/L濾波器，輸入端口的小電感（功率模塊阻流圈）是抑制寄生效應(yīng)的，電容并聯(lián)接在濾波器線圈上，是為了對(duì)開(kāi)關(guān)頻率分量的幅度有更好的衰減。在濾波器到發(fā)射機(jī)的輸出端，并接了一個(gè)放電球，用來(lái)防止在負(fù)載阻抗突然降低時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓損壞電容。截止頻率（含所有功率模塊阻流圈）20kHz/-3dB；通帶內(nèi)頻率響應(yīng)±0.5dB。

1.4 PSM 8功率部分

調(diào)制器PSM8包含26塊相同的雙功率模塊，所有模塊安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，在模塊的上面安裝有低通濾波器，機(jī)箱的側(cè)面是機(jī)保開(kāi)關(guān)，它們和變壓器一起安裝在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域內(nèi)。該區(qū)域四周都是封閉的，只有通過(guò)該高壓區(qū)的側(cè)門(mén)才能進(jìn)入該區(qū)域，該門(mén)必須在機(jī)保拉下后用鑰匙才能打開(kāi)，確保了人身的安全。各個(gè)功率模塊被平均分成5排，6列。每個(gè)模塊都安放在由絕緣材料制成的水平滑軌上。模塊的所有連接在高壓室內(nèi)都能方便的安裝與拆卸。濾波器位于模塊的上方。在濾波器到發(fā)射機(jī)的輸出端，并接了一個(gè)放電球，用來(lái)防止在負(fù)載阻抗突然降低時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓損壞電容。發(fā)射機(jī)的主要通地開(kāi)關(guān)和鑰匙聯(lián)鎖系統(tǒng)也安裝在該P(yáng)SM機(jī)箱的側(cè)面。通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)可以在打開(kāi)門(mén)之前將電子管柵壓和板壓通地，與此同時(shí)，功率模塊的所有電容也通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)接地。通地鉤作為附加安全設(shè)備裝在離功率模塊很近的地方。在進(jìn)行模塊檢修時(shí)用來(lái)使設(shè)備接地，以確保安全。

1.5 BITE模塊自測(cè)

該模塊可以在測(cè)試模式下使用較低的電壓對(duì)模塊進(jìn)行自診斷，使用這個(gè)功能可以使模塊的測(cè)試非?？旖?，并且沒(méi)有危險(xiǎn)。執(zhí)行模塊測(cè)試需要以下設(shè)備：電源適配器，給測(cè)試模塊提供測(cè)試電源；光纖兩根；短路電纜；連接計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)的RS232電纜；VT100終端或在PC機(jī)使用超級(jí)終端等仿真軟件。測(cè)試過(guò)程：功率模塊必須從機(jī)柜中拆除，并作如下連接：分別連接每對(duì)光纖的輸入與輸出接口；使用模塊上的L24作為負(fù)載，通過(guò)一根電纜短路模塊上的X3-VD端子與L24線圈的中心端來(lái)實(shí)現(xiàn)；用RS232電纜連接模塊上的X29與計(jì)算機(jī)的串口；該串口必須設(shè)置為：9600bps,8bit數(shù)據(jù)位，1bit停止位，沒(méi)有奇偶效驗(yàn)位；連接電源到模塊的保險(xiǎn)座，拔下模塊上的X11插頭，插上測(cè)試電源上的X11插頭；合上測(cè)試電源，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行超級(jí)終端，并按空格鍵。屏幕的上方將會(huì)顯示模塊的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)，下方將出現(xiàn)命令提示符；等待充電結(jié)束；大約1分鐘電容充電將結(jié)束，這時(shí)接觸器應(yīng)該吸合模塊處于工作狀態(tài)。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)發(fā)射機(jī)功率模塊通路組成及工作原理及在發(fā)射機(jī)工作系統(tǒng)中的重要性做了重點(diǎn)描述，通過(guò)上面的描述能夠更加清晰的了解發(fā)射機(jī)工作系統(tǒng)中功率模塊部分的重要性及發(fā)射機(jī)功率模塊部分的組成及其重要性，明確了發(fā)射機(jī)功率通路的鏈路組成和工作方式。

湯靜］