TSW2500發(fā)射機(jī)PSM控制系統(tǒng)的維護(hù)

婁斌

【摘 要】TSW2500發(fā)射機(jī)在短波廣播中使用中PSM控制系統(tǒng)的主要作用及出現(xiàn)的問題和解決方法。

【關(guān)鍵詞】TSW2500型發(fā)射機(jī)；PSM控制系統(tǒng)；問題及解決

1 原理

TSW2500型發(fā)射機(jī)使用PSM控制系統(tǒng)，我臺甲乙機(jī)房的500kW短波發(fā)射機(jī)可編程控制雙功率模塊，是500kW短波發(fā)射機(jī)調(diào)制器的主要組成部分。該發(fā)射機(jī)采用高可靠性的PSM調(diào)制器，音頻信號采用全數(shù)字信號處理方式，運(yùn)行穩(wěn)定、指標(biāo)好，通過簡單的改造就可以進(jìn)行數(shù)字AM廣播（DRM）；發(fā)射機(jī)控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，操作方便，自動化程度高，在整個(gè)短波廣播頻段內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)自動調(diào)諧，有多種可選工作模式（AM、DCC和DRM），具有計(jì)算機(jī)輔助（故障）診斷功能，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；射頻電路設(shè)計(jì)簡潔、可靠，整機(jī)采用兩只電子管，輸出網(wǎng)絡(luò)采用3π網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，損耗低、效率高、故障率低。本機(jī)使用了26個(gè)雙功率模塊，相當(dāng)于有52個(gè)功率模塊。PSM部分的輸出電壓隨功率模塊的合、斷而變化，分別用于高末級電子管屏級供電。每個(gè)雙功率模塊的供電電壓為交流3φ877V，每個(gè)模塊輸出約600V電壓。播音中開關(guān)管的工作頻率是100kHz。每塊雙功率模塊是一個(gè)獨(dú)立的單元，由PSM變壓器的一組次級線圈供電。本機(jī)一共有兩臺PSM變壓器，一臺為三角形接法，另一臺為Y接法，每臺PSM變壓器為13組雙功率模塊供電，雙功率模塊的交流輸入電源整流后給濾波電容（C）充電。在PSM控制系統(tǒng)的控制下，52個(gè)雙功率模塊中的每個(gè)都作為一個(gè)單獨(dú)的電壓源，通過開關(guān)元件獨(dú)立合、斷。所有的雙功率模塊串聯(lián)連接，模塊鏈路的一端接地，另外一端經(jīng)低通濾波器接到射頻末級管屏極。主要的作用是PSM部分為射頻末級電子管提供帶有調(diào)制信號的屏級電壓，PSM控制部分根據(jù)調(diào)制模式進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字信號處理，并對所有的功率模塊進(jìn)行監(jiān)控。由于PSM發(fā)射機(jī)的音頻信號采用成熟的數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)，使PSM調(diào)制器更加的穩(wěn)定，可靠，提高了集成度，大大的減少了脈階調(diào)制器的維護(hù)量。PSM部分廣泛的采用半導(dǎo)體器件，功率模塊采用IGBT開關(guān)，減少了瞬時(shí)開關(guān)損耗，使脈階調(diào)制器能為發(fā)射機(jī)高效率的提供所需要的能量，并且不產(chǎn)生任何X射線。每個(gè)雙功率模塊使用IGBT（絕緣門雙極晶體管）作為開關(guān)元件，配合簡單的外部電路就可以實(shí)現(xiàn)快速的合、斷。IGBT控制單元控制開關(guān)元器件的合、斷并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括臺階電壓、功率模塊輔助電壓、開關(guān)元件和功率模塊輸出電流等，如某個(gè)值超出允許值，控制系統(tǒng)會通過斷開交流接觸器來關(guān)斷功率模塊，雙功率模塊可以互換。IGBT控制單元通過光纖連接到PSM控制系統(tǒng)，這些光纖除了傳輸控制信號（合、斷命令）外，也可以用于回傳信息，使PSM控制系統(tǒng)任何時(shí)候都可以得到功率模塊的瞬時(shí)狀態(tài)信息。PSM機(jī)箱位于發(fā)射機(jī)的射頻機(jī)箱的后面，PSM部分和高壓設(shè)備必須放置在能上鎖的圍網(wǎng)內(nèi)。機(jī)箱內(nèi)布置有功率模塊和機(jī)械連鎖保護(hù)系統(tǒng)，兩個(gè)PSM變壓器位于PSM機(jī)箱的后面圍網(wǎng)內(nèi)。在正常播音的狀態(tài)下，載波狀態(tài)下需要開通其中的24塊雙功率模塊，如果單個(gè)的雙功率模塊故障將使發(fā)射機(jī)的調(diào)幅度的正峰值限制在96%以內(nèi)，但人耳很難辨出，如果發(fā)射機(jī)不是工作在滿調(diào)幅狀態(tài)，則單個(gè)模塊故障根本不會產(chǎn)生影響。模塊在長時(shí)間的使用情況下會相對溫度高，整機(jī)具備的幾種檢測和處理溫度的措施有：（1）水溫檢測，高末進(jìn)出水管處安裝有溫度接點(diǎn)。（2）水流接點(diǎn)，分別檢測電容、平衡轉(zhuǎn)換器、高前、高末管、PSM模塊等。（3）高壓風(fēng)機(jī)對高末管座吹風(fēng)。（4）低壓風(fēng)機(jī)對高軸機(jī)箱、PSM模塊冷卻。（5）風(fēng)處理器安裝熱敏電阻可進(jìn)行新鮮/循環(huán)風(fēng)切換。（6）水位接點(diǎn)監(jiān)測水箱水位。（7）冷凝器風(fēng)機(jī)對高末出水管冷卻。同時(shí)該雙功率模塊具有一個(gè)水冷盤對其進(jìn)行冷卻，其循環(huán)水系統(tǒng)不斷的對雙功率模塊上的控制板進(jìn)行冷卻以確保正常運(yùn)行。

2 性能

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)可編程控制雙功率模塊主要性能。（1）該可編程控制雙功率模塊是TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)目前最先進(jìn)的功率模塊，可完全兼容和替代該機(jī)型老型號的功率模塊，可直接用于TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)的DRM廣播，不需做任何改動。（2）可編程雙功率模塊控制單元（ZSE21）采用微控制器（80C196KC）和可編程邏輯器件（EPM7160）相結(jié)合，具有高度智能化，通過多個(gè)采樣點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)，對雙功率模塊的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，模塊上任一采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)一旦超過所設(shè)定門限值，都能快速的進(jìn)行判斷處理，及時(shí)關(guān)閉模塊，增強(qiáng)了模塊的控制和保護(hù)功能，大大提高了模塊的運(yùn)行可靠性和安全性。（3）模塊控制單元使用的可編程邏輯器件（EPM7160）可實(shí)現(xiàn)在線編程，可以根據(jù)新的要求不斷對單片機(jī)或可編程芯片進(jìn)行升級，并可在PSM調(diào)制器控制器端通過計(jì)算機(jī)終端檢測每個(gè)功率模塊的工作狀態(tài)。（4）可實(shí)時(shí)將模塊運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送給PSM調(diào)制器控制器，使其根據(jù)模塊上傳的數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整調(diào)制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)。（5）模塊控制單元設(shè)有RS232串行接口，串口通過DB25端子與外部設(shè)備進(jìn)行連接，通過該接口可對模塊進(jìn)行測試。（6）模塊驅(qū)動電路采用CONCEPT公司的IHD280半橋電路雙通道驅(qū)動電路，其典型參數(shù)是：內(nèi)部DC/DC變換器功率為2W，每個(gè)通道1W，最大的驅(qū)動能力8A。其顯著特點(diǎn)是具有保護(hù)功能的驅(qū)動電路，不但能在正常工作狀態(tài)下給IGBT提供所需的驅(qū)動功率，在異常工作狀態(tài)下能起保護(hù)IGBT防止短路的作用，并且能夠使得IGBT具有良好的可替換性。（7）功率模塊模擬量（如電壓、電流等測量信號）通過A/D轉(zhuǎn)換器獲得，低速監(jiān)測和控制功能（如保險(xiǎn)監(jiān)測、接觸器控制等）模塊控制單元由數(shù)字I/O端口執(zhí)行，由于微控制器控制系統(tǒng)對于某些高速的控制功能（如IGBT-A*、IGBT-B*）來說速度太低，所以系統(tǒng)所需的各種高速功能都綜合在一起由可編程邏輯芯片EPM7160實(shí)現(xiàn)，與系統(tǒng)安全有關(guān)的各種控制功能，也是使用可編程邏輯芯片由純硬件來實(shí)現(xiàn)，這樣可確保各項(xiàng)保護(hù)的實(shí)時(shí)性。（8）調(diào)制器控制器的控制模塊開關(guān)的指令，要經(jīng)過模塊自身控制系統(tǒng)對模塊狀態(tài)的進(jìn)行自檢后，才能決定是否執(zhí)行。對模塊狀態(tài)的自檢，包含了IGBT，大容量電解電容，大功率整流器件等的工作狀態(tài)，例如依據(jù)IGBT的開關(guān)損耗而設(shè)定的最小循環(huán)周期參考數(shù)以保護(hù)IGBT等。使模塊中的關(guān)鍵器件IGBT，大容量電解電容，大功率整流器件等得到有效的保護(hù)。（9）獨(dú)特的控制軟件設(shè)計(jì)使可編程控制雙功率模塊具有自檢功能，通過計(jì)算機(jī)終端可對模塊進(jìn)行檢測，模擬模塊運(yùn)行狀態(tài)，可方便地查找并指示故障點(diǎn)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)通過終端顯示器提供給維護(hù)人員，提高了維護(hù)工作的效率。

3 維護(hù)

檢修模塊以清潔和緊固螺絲為主，檢查模塊有無變色，漏水痕跡，保險(xiǎn)有無炸裂，接線是否緊固，要特別注意檢查各種線鼻子有無變色、松動。模塊故障判斷有以下的原因：光纜插接，零點(diǎn)阻流圈，控制板，IGBT，控制變壓器，各種保險(xiǎn)，濾波電容，水路都塞，電阻燒壞（充電二極管擊穿，電阻發(fā)紅，導(dǎo)線、光纜應(yīng)遠(yuǎn)離該電阻），要善于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模塊測試來判斷故障，但又不要完全依賴。檢修發(fā)射機(jī)的時(shí)候拉機(jī)保開關(guān)不能過急、過猛，因?yàn)榉烹娺^快容易爆保險(xiǎn)。對模塊機(jī)箱上部的放電銅卡子要認(rèn)真檢查，卡子要有彈性，松緊度要合適，間距要保持好，否則，播音中PSM部分容易過流保護(hù)，檢修時(shí)因放電不充分有可能電傷檢修人員。

[責(zé)任編輯：湯靜]