短波發射機功率模塊通路簡介

李 媛

（國家新聞出版廣電總局五九四臺，陜西 咸陽 712028）

短波發射機功率模塊通路簡介

李 媛

（國家新聞出版廣電總局五九四臺，陜西 咸陽 712028）

主要從TSW2500型500kW短波發射機功率模塊的組成組成入手，著重對其工作原理和PSM8功率模塊通路作了重點描述，對發射機假功率模塊通路的工作方式有了直觀的了解。

發射機；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TSW2500型500kW短波發射機的功率模塊通路作了簡要的分析，使得對發射機功率模塊有了更加清晰的認識。

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型的部件組成。變壓器為各個功率模塊提供相互獨立的電源。功率模塊的步進式電壓跳變和變壓器的初級線圈和次級線圈之間的分布電容和變壓器的兩個次級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。當第i個模塊導通時，在它之上的所有電容將由階梯電壓Ust重新進行充電，同樣功率模塊關斷時，電容將放電。見下圖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系統中共有兩臺調制變壓器，相互之間不能替代。每臺變壓器每相有13個次級繞組，每3個次級繞組（U，V，W）給一個模塊供電，次級電壓為570V。兩臺變壓器分別為Y-Y和Δ-Y接法，初級接到同一個10kV高壓電源上，初級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。同時由于模塊上采用三相橋式整流對兩臺變壓器次級電壓進行整流，所以兩組整流器合成的輸出電壓紋波頻率提高一倍，形成一個十二相脈動整流方式。30度的相位差還帶來以下好處：十二相的整流系統可大大減少輸出直流電壓的紋波；十二相的整流器負載可大大減少電源的失真；每臺變壓器的初級線圈裝有一個電流互感器，互感器的次級接到一個IKT保護繼電器，通過這些措施可提供以下保護功能：延時時間和過流跳閘電流可調的過流保護；發生短路故障時的立即跳閘保護。

1.2 功率模塊

功率模塊被采用雙功率模塊設計，即每個模塊由兩個開關單元組成。本機使用了26個雙功率模塊，相當于有52個功率開關單元。采用這種設計一方面可以減少功率模塊的數量，另一方面也節省了空間。該部分包含了模塊開關所需的通用器件，如保險（F2、F3），附屬變壓器，電流互感器，模塊的阻流圈，接地開關的放電電阻，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，該部分的設計非常緊湊，各部件之間的連線都是通過線路板來實現的。該部分可分為兩個子部分：一部分是由兩個IGBT，整流二極管和熱保護開關，散熱器組成的發熱部分。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度 （包括一些測量用的連線），IGBT控制板直接安裝在功率模塊的上面。同時系統還采取了以下措施來減小如IGBT開關等造成的干擾：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、負電源。正負電源可以通過獨立的開關分別控制，這樣既減少了模塊使用的元器件數量，又提高了系統的可靠度。模塊的電源來自調制變壓器的次級，額定電壓為三相877V，通過裝在S和T相上的額定電流為80A的固態保險F2、F3對整流模塊中的二極管進行保護。因為變壓器的兩個次級線圈間會發生閃絡，為了確保與變壓器次級線圈的連接，R相沒有保險保護。輸入模塊的交流電壓經過二極管進行橋式整流，輸出電壓約為580V。整流二極管模塊V7屬于標準接法，當關斷負載時，用于抑制線路中的感性分量產生的感應電動勢，防止損壞元器件。絕大多數連線都在模塊的基礎板上，PSM變壓器的電源連線直接連在保險座上，保險座旁邊有一個螺釘用來連接電源零線。接地開關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行連接的。輸出電壓額定電流時模塊電壓為680V；額定電流時雙功率模塊電壓為1360V；雙功率模塊的輸出電流為100A；最大允許的開關頻率為13kHz。

1.3 濾波網絡

PSM濾波器接在調制器功率部分的后面，濾除由于進行PSM調制帶來的開關頻率分量，將經過濾波后純凈的音頻信號送到射頻末級的電子管板級上。濾波網絡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。網絡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是與框架絕緣隔離的。濾波器是一個C/L濾波器，輸入端口的小電感（功率模塊阻流圈）是抑制寄生效應的，電容并聯接在濾波器線圈上，是為了對開關頻率分量的幅度有更好的衰減。在濾波器到發射機的輸出端，并接了一個放電球，用來防止在負載阻抗突然降低時產生過電壓損壞電容。截止頻率（含所有功率模塊阻流圈）20kHz/-3dB；通帶內頻率響應±0.5dB。

1.4 PSM 8功率部分

調制器PSM8包含26塊相同的雙功率模塊，所有模塊安裝在一個機箱內，在模塊的上面安裝有低通濾波器，機箱的側面是機保開關，它們和變壓器一起安裝在一個單獨的區域內。該區域四周都是封閉的，只有通過該高壓區的側門才能進入該區域，該門必須在機保拉下后用鑰匙才能打開，確保了人身的安全。各個功率模塊被平均分成5排，6列。每個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。在濾波器到發射機的輸出端，并接了一個放電球，用來防止在負載阻抗突然降低時產生過電壓損壞電容。發射機的主要通地開關和鑰匙聯鎖系統也安裝在該PSM機箱的側面。通過這個開關可以在打開門之前將電子管柵壓和板壓通地，與此同時，功率模塊的所有電容也通過這個開關接地。通地鉤作為附加安全設備裝在離功率模塊很近的地方。在進行模塊檢修時用來使設備接地，以確保安全。

1.5 BITE模塊自測

該模塊可以在測試模式下使用較低的電壓對模塊進行自診斷，使用這個功能可以使模塊的測試非常快捷，并且沒有危險。執行模塊測試需要以下設備：電源適配器，給測試模塊提供測試電源；光纖兩根；短路電纜；連接計算機的標準的RS232電纜；VT100終端或在PC機使用超級終端等仿真軟件。測試過程：功率模塊必須從機柜中拆除，并作如下連接：分別連接每對光纖的輸入與輸出接口；使用模塊上的L24作為負載，通過一根電纜短路模塊上的X3-VD端子與L24線圈的中心端來實現；用RS232電纜連接模塊上的X29與計算機的串口；該串口必須設置為：9600bps,8bit數據位，1bit停止位，沒有奇偶效驗位；連接電源到模塊的保險座，拔下模塊上的X11插頭，插上測試電源上的X11插頭；合上測試電源，在計算機上運行超級終端，并按空格鍵。屏幕的上方將會顯示模塊的各項測試數據，下方將出現命令提示符；等待充電結束；大約1分鐘電容充電將結束，這時接觸器應該吸合模塊處于工作狀態。

2 結束語

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

湯靜］