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

國(guó)家新聞出版廣電總局八三一臺(tái) 蔡清輝

1 簡(jiǎn)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(dòng)調(diào)諧單元構(gòu)成，同時(shí)為了模擬信號(hào)的檢測(cè)，全面改造了測(cè)量報(bào)警單元、控制單元、保護(hù)單元、自動(dòng)調(diào)諧單元，各單元均可獨(dú)立運(yùn)行。

保護(hù)單元主要通過(guò)發(fā)射機(jī)所提供的模擬信號(hào)為基礎(chǔ)，向控制單元提供高前過(guò)荷、高末過(guò)荷、封鎖激勵(lì)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(hào)做比較而實(shí)現(xiàn)。過(guò)荷保護(hù)及PSM控制裝置的框圖如圖1所示：

圖1 過(guò)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(hào)經(jīng)輸入電路后到達(dá)XCS40的輸入端，經(jīng)過(guò)XCS40處理，XCS40的輸出信號(hào)經(jīng)輸出電路輸出。當(dāng)輸入信號(hào)為低時(shí)，光耦導(dǎo)通，光耦的輸出為低，對(duì)應(yīng)于邏輯“0”。當(dāng)輸入信號(hào)為高時(shí)，光耦截止，光耦的輸出為高，對(duì)應(yīng)于邏輯“1”。使用光耦后，輸入信號(hào)的變化對(duì)XCS40的影響減小。

輸出電路也使用了光耦，XCS40輸出為低電平時(shí)，光耦導(dǎo)通，輸出端為低電平。當(dāng)XCS40輸出為高電平時(shí)，光耦截止。使用光耦減少了負(fù)載電路對(duì)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(shí)上傳給一體化機(jī)，或者接收來(lái)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(guò)荷輸入信號(hào)及指示

過(guò)荷比較電路主要由比較芯片LM324構(gòu)成。根據(jù)信號(hào)不同，信號(hào)到比較器輸入端的電路不同，具體信號(hào)分為以下幾種。五個(gè)打火信號(hào)：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(hào)：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(hào)。四個(gè)電流信號(hào)：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(hào)。

3 過(guò)荷系統(tǒng)信號(hào)說(shuō)明和保護(hù)原理

3.1 發(fā)射機(jī)提供的過(guò)荷信號(hào)及指示

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

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

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

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

電子管過(guò)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(shí)，產(chǎn)生高末過(guò)荷信號(hào)，產(chǎn)生高末過(guò)荷信號(hào)，繼電器板輸出繼電器斷開(kāi)，電控系統(tǒng)接收過(guò)荷信號(hào)，斷開(kāi)相應(yīng)的接觸器。指示為“過(guò)耗”燈亮。

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

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

高末級(jí)光敏保護(hù)、高前級(jí)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(shí)，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)楦唠娖健７謩e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(hào)：該信號(hào)足夠大時(shí),電壓比較器輸出低電平。

低周輸出信號(hào)檢測(cè)：檢測(cè)低周輸出，取自高末板壓取樣。信號(hào)足夠大時(shí)，電壓比較器輸出低電平。

3.2 過(guò)荷保護(hù)信號(hào)的輸出

所有過(guò)荷信號(hào)的說(shuō)明，斷高壓、高前都是通過(guò)高末過(guò)荷繼電器、高前過(guò)荷繼電器的斷開(kāi)而實(shí)現(xiàn)的。

三次過(guò)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(dòng)恢復(fù)，三次之后，需要人工恢復(fù)。

一次過(guò)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(guò)荷信號(hào)，每出現(xiàn)一次，斷高前，封鎖PSM和寬放，自動(dòng)恢復(fù)。出現(xiàn)3次過(guò)荷后，斷高前，封鎖PSM和寬放。

高前過(guò)荷、高前簾柵過(guò)荷：屬于一次過(guò)荷信號(hào)，斷高前，封鎖PSM和寬放。

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

過(guò)耗：屬于一次過(guò)荷信號(hào)，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(guò)荷信號(hào)

無(wú)高頻信號(hào)：屬于三次過(guò)荷信號(hào)，每出現(xiàn)一次，封鎖PSM和寬放，自動(dòng)恢復(fù)。出現(xiàn)3次過(guò)荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

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

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

3.3 過(guò)荷保護(hù)原理

在本系統(tǒng)中，過(guò)荷動(dòng)作的主要原理是產(chǎn)生相應(yīng)的高前和高末過(guò)荷信號(hào)，以及封鎖激勵(lì)信號(hào)，送給電控系統(tǒng)，電控接收相應(yīng)的過(guò)荷信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。以高前過(guò)荷為例，當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)高前過(guò)荷時(shí)，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(gè)封鎖激勵(lì)信號(hào)和高前過(guò)荷信號(hào)，電控系統(tǒng)接收到封鎖激勵(lì)信號(hào)后，封鎖機(jī)器的PSM和寬放，同時(shí)針對(duì)高前過(guò)荷信號(hào)，斷開(kāi)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(shí)由于高前過(guò)荷信號(hào)已經(jīng)被鎖存，只能手動(dòng)解除封鎖。再以無(wú)高頻信號(hào)為例，所謂無(wú)高頻信號(hào)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(gè)信號(hào)中有一個(gè)異常，那么就稱這種情況為“無(wú)高頻信號(hào)”，如果有無(wú)高頻信號(hào)，那么保護(hù)系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)封鎖激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高末過(guò)荷信號(hào)，電控接收到信號(hào)后，斷開(kāi)末級(jí)接觸器K7、K10、K11、K12，同時(shí)由于無(wú)高頻信號(hào)沒(méi)有鎖存，因此發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)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(huì)產(chǎn)生三次過(guò)荷信號(hào)，發(fā)射機(jī)將斷高壓，封鎖激勵(lì)，需要手動(dòng)恢復(fù)。發(fā)生過(guò)荷時(shí)相應(yīng)的操作。駐波比過(guò)大時(shí)，按下駐波比復(fù)位，將復(fù)位駐波比過(guò)大。除此之外的其它故障發(fā)生時(shí)，需要按下過(guò)荷復(fù)位按鈕，將復(fù)位過(guò)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(guò)荷、駐波比異常、無(wú)高頻信號(hào)、過(guò)耗中任一故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)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(duì)電臺(tái)的安全播出具有重要的作用。