羅蘭C導航設備防電壓沖擊自動保護裝置設計

金牡丹，李方能

(1.海軍91287部隊，上海 200083;2.海軍工程大學，湖北武漢 430033)

羅蘭C導航系統的電源標準是110 V/60 Hz，電壓波動標準為±5%，最突出的問題是外電不穩。當設備用電處于小水電和農業用電，電壓波動均超過±10%，且電壓調控為機械式，調壓速度慢時，會燒毀固態發射機大量器件，影響系統的正常運行，降低系統的可靠性。因此，針對不同電網現狀提高羅蘭C導航設備供電的性能是相當必要的。

1 設計思路

通過增加系統中防電壓沖擊自動保護裝置來提高導航設備的供電質量，提高導航設備的完好率和系統運行的可靠性。

根據導航設備防電壓沖擊的要求，需要考慮以下3方面的因素:①羅蘭C導航系統供電電源性能特點和供電規律;②羅蘭C導航系統的臺站使用的電源穩定性差，電壓噪音大，波動大，研究電壓噪音的產生和特點、電網的結構以及導航臺設備本身產生的強磁干擾;③了解同類產品以及相關產品，考慮導航設備防電壓沖擊自動保護裝置設計所需的輸入電壓和輸出電壓性能、保護功能、瞬態響應性能、設備工作環境要求和設備抗干擾性能技術性能需要。

2 設計方案

防電壓沖擊自動保護裝置設計可采用正弦能量分配穩壓技術結合窄帶濾波技術、自動化控制技術及電路保護技術的設計思路。目前，市場上有一種穩壓電源，它具有高穩定度、高可靠性、高效率、瞬態響應快等優點，該產品可為防電壓沖擊自動保護裝置設計提供良好的技術前提保證。

2.1 設計要求

根據系統供電電源的要求，裝置的設計需要滿足以下要求:①對電壓的大范圍波動具有良好的過壓和過流保護功能;②為實現設備運行后無須人工操作，設計方案中必須具有良好的自動化控制功能;③設計方案要求滿足具有高穩定度、高可靠性、高效率、抗強磁干擾和瞬態響應快等性能。

因此，選用以正弦能量分配穩壓技術和窄帶濾波技術為核心技術，以可靠的自動控制技術為關鍵技術的設計方案。

2.2 技術方案

正弦能量分配穩壓技術和窄帶濾波技術是設計方案中的核心技術，在設計方案中本穩壓電源的主回路是一個正弦能量分配器，其工作原理如圖1所示。K1是前面板操作控制開關，控制著整個穩壓電源工作的啟停，J是主繼電器，當穩壓電源工作異常、過壓、欠壓時，提供保護斷電，C1～C3及Ll～L3和可變阻抗“Z”構成了正弦能量分配器。

圖1 正弦能量分配器原理圖

L1、L2構成自耦變壓器，L2同時與C1及C3構成“π”型濾波器，可以濾除電源中的雜波，本電源的“凈化”作用由此產生。不穩定的電源從A點輸入，控制回路對輸入電壓和輸出電壓取樣處理后，得到與輸入和輸出電壓高低有關的時間控制信號。此信號控制著可變阻抗“Z”的值。當A點的輸入電壓變化時，分壓點B的電壓隨“Z”的變化而變化，從而保證C點電壓不變。該裝置由控制、穩壓、采樣、保護等單元組成，如圖2所示。

圖2 設備組成框圖

控制單元:由微電腦控制整個穩壓電源工作的啟停，當輸入電壓超過指標值、穩壓電源工作異常時，提供保護斷電。當突跳電壓在指標范圍內時，控制電路對輸入電壓和輸出電壓取樣處理后，就得到與輸入輸出電壓高低有關的時間控制信號。穩壓單元:控制單元產生的控制信號送到穩壓單元，控制著穩壓單元的可變阻抗值。當輸入電壓變化時，阻抗隨之變化，而輸入電壓不變。采樣電路:對穩壓單元輸出的電壓進行采樣，并處理采樣信息后將數據傳送到控制單元。保護單元:每相都設有過流過壓保護電路和三相同步關斷電路。一旦某一相有故障或輸出電壓過高時，保護電路將同時切斷三相輸出并同時產生報警，以保護負載不在缺相的情況下工作。

穩壓電源系統的主回路由正弦能量分配器和窄帶“π”型濾波器構成，如圖3所示。K1是三相總控開關，控制著穩壓電源工作的啟停，當穩壓電源工作異常、過壓、欠壓時，提供保護斷電，L11～L14及相應回路的電容和可變阻抗“Z1”構成前級正弦能量分配器。其工作原理為L11、L12和L13構成自耦變壓器，不穩定的電源輸入后，控制回路對輸入電壓和輸出電壓取樣處理后，得到與輸入和輸出電壓高低有關的時間控制信號，此信號控制著可變阻抗“Z1”的值。當輸入電壓變化時，分壓點B的電壓隨“Z1”的變化而變化，從而保證L11輸出點電壓不變，形成第一級穩壓作用。同理，由L21～L24及相應回路的電容和可變阻抗“Z2”構成后級正弦能量分配器繼續形成第二級穩壓。L21同時又與前、后相連的電容構成一個“π”型濾波器，可以濾除電源中的雜波，產生“凈化”的作用。

圖3 主回路構成圖

3 結論

“導航設備防電壓沖擊自動保護裝置”是針對羅蘭C臺站外電不穩、電源電壓波動幅度大，經常導致羅蘭C導航系統設備發生故障而設計的。該設計采用了新技術、新器件和新工藝，具有長壽命、低成本、可維性和實用性等特點，大大提高導航設備的安全性和可靠性，具有良好的經濟效益。

［1］邁迪.長河二號工程－遠程無線電導航系統 ［M］.電子工業出版社，1993.