TBH522型150kW發射機過荷保護系統的分析

國家新聞出版廣電總局八三一臺 蔡清輝

1 簡介

TBH522型150kW短波發射機系統主要由人機接口單元、控制單元、保護單元、自動調諧單元構成，同時為了模擬信號的檢測，全面改造了測量報警單元、控制單元、保護單元、自動調諧單元，各單元均可獨立運行。

保護單元主要通過發射機所提供的模擬信號為基礎，向控制單元提供高前過荷、高末過荷、封鎖激勵等控制及告警。為保證保護系統的可靠性和靈敏度采用硬件和程序兩種方式進行控制，硬件方式是以比較器的比較電壓為基礎進行，程序方式是根據單片機下傳到FPGA內的數據和模擬采集板提供的數字信號做比較而實現。過荷保護及PSM控制裝置的框圖如圖1所示：

圖1 過荷保護及PSM控制裝置的框圖

2 保護系統組成

保護系統主要由以下幾部分構成：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at mega103、可編程邏輯芯片XCS40三部分組成。輸入信號經輸入電路后到達XCS40的輸入端，經過XCS40處理，XCS40的輸出信號經輸出電路輸出。當輸入信號為低時，光耦導通，光耦的輸出為低，對應于邏輯“0”。當輸入信號為高時，光耦截止，光耦的輸出為高，對應于邏輯“1”。使用光耦后，輸入信號的變化對XCS40的影響減小。

輸出電路也使用了光耦，XCS40輸出為低電平時，光耦導通，輸出端為低電平。當XCS40輸出為高電平時，光耦截止。使用光耦減少了負載電路對XCS40輸出的影響。

單片機atmega103，單片機采用的是At mel公司的atmega103，主要的功能是與一體化機進行通信，將電控小盒的狀態及時上傳給一體化機，或者接收來自一體化機的控制命令。可編程邏輯芯片XCS40，主要功能是完成保護的邏輯控制。

2.2 過荷輸入信號及指示

過荷比較電路主要由比較芯片LM324構成。根據信號不同，信號到比較器輸入端的電路不同，具體信號分為以下幾種。五個打火信號：高前打火、高前管打火、高末打火、高簾打火、T網絡打火，相應的位置有光敏電阻。低周輸出正常、高末輸出正常信號：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。四個電流信號：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。

3 過荷系統信號說明和保護原理

3.1 發射機提供的過荷信號及指示

高前板流過荷：當過流發生時，電流取樣電阻上的取樣電壓超過整定值的兩倍以上，產生高前過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統接收信號，斷開高前接觸器。指示為“高前過荷”燈亮。

高前簾柵Ig2過荷：當過流發生時，取樣電壓超過整定值的兩倍以上，產生高前過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統接收信號，斷開高前接觸器。指示為“高前簾柵”燈亮。

高末陰流Ik過荷：高末板流達到正常值的兩倍以上時，產生高末過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統接收過荷信號，斷開相應的接觸器。指示為“高末陰流” 燈亮。

高末簾柵過荷：高末簾柵的負載電流達到額定值的2倍以上時,產生高末過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統接收過荷信號，斷開相應的接觸器。指示為“高末簾柵”燈亮

電子管過耗保護：高末板流和高頻輸出功率之間比例值升高到不能容忍時，產生高末過荷信號，產生高末過荷信號，繼電器板輸出繼電器斷開，電控系統接收過荷信號，斷開相應的接觸器。指示為“過耗”燈亮。

駐波比稍大：當反射電壓值超過設置門限時，電壓比較器輸出高電平，經過主板的處理，輸出一個高電平去PSM，從而封鎖PSM。指示為“駐波比稍大”燈亮。

駐波比過大：當反射波電壓超過所設置門限值時,電壓比較器輸出高電平。指示為“駐波比過大”燈亮。

高末級光敏保護、高前級光敏保護、高前管光敏保護、高末簾柵打火、“T”網絡光敏保護：打火發生時，光敏電阻的阻值變小，比較器同向端的電壓變低，使比較器的輸出變為高電平。分別指示為“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網絡打火”燈亮。

高末輸出正常信號：該信號足夠大時,電壓比較器輸出低電平。

低周輸出信號檢測：檢測低周輸出，取自高末板壓取樣。信號足夠大時，電壓比較器輸出低電平。

3.2 過荷保護信號的輸出

所有過荷信號的說明，斷高壓、高前都是通過高末過荷繼電器、高前過荷繼電器的斷開而實現的。

三次過荷：指的是在10秒內連續出現3次。在三次之內自動恢復，三次之后，需要人工恢復。

一次過荷：指的是每出現一次，若要正常播出，需要人工恢復。

高前打火、高前管打火：屬于三次過荷信號，每出現一次，斷高前，封鎖PSM和寬放，自動恢復。出現3次過荷后，斷高前，封鎖PSM和寬放。

高前過荷、高前簾柵過荷：屬于一次過荷信號，斷高前，封鎖PSM和寬放。

高末過荷、高末簾柵過荷：屬于三次過荷信號，每出現一次，斷高壓，封鎖PSM和寬放，自動恢復。出現3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

過耗：屬于一次過荷信號，每出現一次，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

駐波比稍大：PSM的三次過荷信號

無高頻信號：屬于三次過荷信號，每出現一次，封鎖PSM和寬放，自動恢復。出現3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

高末打火、高簾打火：屬于三次過荷信號，每出現一次，斷高壓，封鎖PSM和寬放，自動恢復。出現3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

駐波比過大、T網絡打火：屬于三次過荷信號，每出現一次，封鎖PSM和寬放。出現3次過荷后，斷高壓，封鎖PSM和寬放。

3.3 過荷保護原理

在本系統中，過荷動作的主要原理是產生相應的高前和高末過荷信號，以及封鎖激勵信號，送給電控系統，電控接收相應的過荷信號，經過處理產生相應的輸出信號，執行相應的動作。以高前過荷為例，當機器出現高前過荷時，比較器輸出高電平，主板輸入端的光耦被截止，輸出端產生一個封鎖激勵信號和高前過荷信號，電控系統接收到封鎖激勵信號后，封鎖機器的PSM和寬放，同時針對高前過荷信號，斷開了高前K5、K6和高末K7、K10、K11、K12接觸器，起到了保護的作用，此時由于高前過荷信號已經被鎖存，只能手動解除封鎖。再以無高頻信號為例，所謂無高頻信號就是在調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信號中有一個異常，那么就稱這種情況為“無高頻信號”，如果有無高頻信號，那么保護系統將產生一個封鎖激勵信號，同時產生一個高末過荷信號，電控接收到信號后，斷開末級接觸器K7、K10、K11、K12，同時由于無高頻信號沒有鎖存，因此發射機會自動恢復，如果在10秒鐘之內再發生兩次故障，那么系統將會產生三次過荷信號，發射機將斷高壓，封鎖激勵，需要手動恢復。發生過荷時相應的操作。駐波比過大時，按下駐波比復位，將復位駐波比過大。除此之外的其它故障發生時，需要按下過荷復位按鈕，將復位過荷電路。

4 總結

發射機的保護系統是重要的組成部分，當系統發生打火、過荷、駐波比異常、無高頻信號、過耗中任一故障時，系統能及時做出響應，保護發射機。掌握保護系統的原理和結構，做好系統的檢修維護，對電臺的安全播出具有重要的作用。