某型機(jī)載雷達(dá)發(fā)射單元組合高壓電源常見(jiàn)故障及分析

龐朋

摘 要：文章主要針對(duì)某型機(jī)載雷達(dá)發(fā)射單元組合高壓電源常見(jiàn)故障進(jìn)行分析和維修，這種組合高壓電源設(shè)計(jì)復(fù)雜，維修不便，文章主要從修理角度出發(fā)，通過(guò)分析高壓電源故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行闡述，希望對(duì)修理人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：組合；高壓；電源功率；開(kāi)關(guān)

中圖分類號(hào)：TN959.73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0195-02

Abstract： This paper analyzes and maintains the common faults of the combined high voltage power supply of a certain airborne radar transmitter unit. The design of the combined high voltage power supply is complex and the maintenance is inconvenient. This paper mainly starts from the angle of repair. Through the analysis of the causes of the high voltage power supply fault， it is hoped that it will be helpful to the repair personnel.

Keywords： combination； high voltage； power supply； switch

1 概述

組合高壓電源是脈沖雷達(dá)發(fā)射單元的重要組成部分，它由變頻器和調(diào)制高壓電源組件中的高壓電源部分組成。發(fā)射單元接通400Hz三相電，通過(guò)電磁干擾濾波器后，400Hz三相電加到低壓變頻器組件上，直流28V加到變頻器控制器上，經(jīng)整流濾波的+260V直流電壓經(jīng)變換器變換為100kHz～330kHz的高頻交流電送到高頻高壓變壓器上，再經(jīng)倍壓整流濾波得到兩路高壓，分別加到行波管的陰極和收集極。

2 組合高壓電源工作原理

組合高壓電源的工作原理如圖1所示

其中變頻器部分工作原理如圖2所示。

整流器將三相400Hz交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?60V左右的直流電源，該直流電源經(jīng)濾波器后，輸出紋波小于1mV的平滑電壓。防沖電路將開(kāi)機(jī)沖擊電流限制到額定工作電流以下，諧波濾波器將三相整流器的功率因數(shù)由0.9提高到0.99以上，全橋零電壓開(kāi)關(guān)（F.B.ZVS）組合將平滑的260V直流電源轉(zhuǎn)換成100kHz～330kHz的交流電源。它與高壓組件組成全橋零電壓開(kāi)關(guān)多諧振變換器（F.B.ZVCMRC）。控制器完成高壓電源的穩(wěn)壓和抑制紋波等功能，是整個(gè)組合高壓電源的核心關(guān)鍵組成部位。

ZVCMRC中電I及交換橋主開(kāi)關(guān)V中的電流iV、電壓Vv的波形如圖3所示。

圖中主電流I的波形的di/dt比普通的開(kāi)關(guān)電源方波的di/dt要小得多，因而它所產(chǎn)生的線路傳導(dǎo)干擾必然要小得多。

圖中開(kāi)關(guān)管的電流iV和電壓Vv波形表明主開(kāi)關(guān)損耗幾乎可以忽略，因而可以使電路的效率，工作頻率及可靠性大大提高，高壓組件部分的工作原理如圖所示，150kHz的低壓經(jīng)高壓變換器升壓后，再通過(guò)6倍壓全橋整流器，對(duì)行波管按串饋方式供電。

將組合高壓電源的兩組電壓輸出（管體高壓、收集極高壓）及其調(diào)節(jié)的預(yù)定比例為三比二，調(diào)節(jié)燈絲極電壓。

高壓組件將脈沖過(guò)流、平均電流過(guò)流、高壓取樣、壓差取樣等信號(hào)送至發(fā)射單元控保電路，實(shí)施打火、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓、過(guò)壓等多項(xiàng)保護(hù)措施。高壓組件送出高壓反饋信號(hào)給到變頻器內(nèi)部的控制器組件，實(shí)施高壓電源的穩(wěn)壓工作。

控制器接收到外部變化（如電網(wǎng)波動(dòng)、負(fù)載變化等）對(duì)高壓電源的影響后，立即改變驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度和頻率，通過(guò)控制器產(chǎn)生四組驅(qū)動(dòng)脈沖去操作ZVCMRC中的四只主開(kāi)關(guān)管，控制器所需的電源由飛機(jī)上的直流28V電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，變換電源的工作受控制電路送來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制。

3 高壓組件輸出高壓測(cè)試

將高壓組件裝進(jìn)被測(cè)試發(fā)射單元，發(fā)射單元初通預(yù)熱，待軟件控制界面上3min倒計(jì)時(shí)結(jié)束后通過(guò)控制軟件對(duì)發(fā)射單元進(jìn)行加高壓；觀察控制軟件中“壓差采樣”一欄中壓差采樣值。

4 高壓組件故障分析

4.1 高壓組件輸出帶負(fù)載能力差

（1）變壓器故障。變壓器初級(jí)線圈阻抗變大后，導(dǎo)致其消耗功率增大，變壓器輸出電壓降低。（2）整流部分故障。若整流二極管性能下降，反向耐壓下降，加大負(fù)載后會(huì)形成軟擊穿，導(dǎo)致輸出電壓降低。（3）濾波電容性能下降。電容性能下降導(dǎo)致其濾波能力下降，輸出電壓紋波大。（4）調(diào)制器故障。調(diào)制器上的場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管BFC43性能下降時(shí)，會(huì)導(dǎo)致調(diào)制器輸出的脈沖波形有較大的高次諧波分量，導(dǎo)致電磁干擾，可能導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生嘯聲。

4.2 防沖電路失效導(dǎo)致變頻器加不上電故障

發(fā)射單元的高壓調(diào)制組件為開(kāi)關(guān)電源，其輸入電路采用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線電源合閘瞬間，由于濾波電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會(huì)形成很大的浪涌電流，發(fā)射單元的高壓調(diào)制組件又是大功率開(kāi)關(guān)電源，采用容量較大的濾波電容，使浪涌電流能達(dá)到100A以上，這就會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒毀，為此變頻器中設(shè)置了浪涌電流保護(hù)電路。

4.3 高壓組件加不上高壓故障

發(fā)射單元中的所有輸入電壓均是經(jīng)過(guò)電磁干擾濾波盒中的LC濾波電路進(jìn)入發(fā)射單元的。電磁干擾濾波盒能將飛機(jī)電網(wǎng)中的高頻諧波和不穩(wěn)定電壓有效濾掉，這樣既對(duì)發(fā)射單元內(nèi)部有保護(hù)作用，同時(shí)也能降低發(fā)射單元內(nèi)部功率損耗。飛機(jī)電網(wǎng)的115V/400Hz的交流電進(jìn)入電磁干擾濾波盒后，每一相電均經(jīng)過(guò)濾波，其中A相電一分為二，一路與中線形成單相電為發(fā)射單元中的低壓模塊供電。另一路與B、C相形成三相交流電進(jìn)入調(diào)制高壓組件形成行波管工作所需要的陰極電壓（-20kV）和收集極電壓（-13kV）。由于C相濾波電路中的一個(gè)電感線圈與外殼接觸，經(jīng)過(guò)摩擦和高溫后，線圈中的漆包線對(duì)地耐壓不足。發(fā)射單元在加高壓后，會(huì)導(dǎo)致C相電壓對(duì)地短路，高壓組件加不上高壓。

5 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際維修中，由于雷達(dá)長(zhǎng)期使用，低氣壓、高低溫變換、振動(dòng)等不利的環(huán)境因素，致使有些元器件松動(dòng)，造成電路接觸不良或開(kāi)焊，電源的插頭等接插件生銹，松動(dòng)，其接觸點(diǎn)產(chǎn)生虛接或有一定的接觸電阻。這些現(xiàn)象在實(shí)際維修中也是經(jīng)常會(huì)遇到的，因此有些組件故障并不是由于元器件損壞造成的，而是由于工作環(huán)境較惡劣造成的自然故障。在確定沒(méi)有其他地方損壞和短路的情況下，再進(jìn)行通電試驗(yàn)。修理人員修理時(shí)要針對(duì)故障點(diǎn)，將組件的電路分開(kāi)分析，便于查找故障點(diǎn)，更換有故障的器件。最后希望本文能夠?qū)ξ覀兊膶?shí)際修理有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭新，李文輝，潘忠厚.雷達(dá)發(fā)射機(jī)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[2]王彥彬，黃永清.小型化、一體化浮動(dòng)板脈沖調(diào)制器的研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2010.

[3]柳樹(shù).某大功率脈沖調(diào)制器的設(shè)計(jì)、仿真與控制實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2014.

[4]王剛.絕緣柵控雙極晶體管大功率固態(tài)調(diào)制器[J].船舶電子對(duì)抗，2005.

[5]中航工業(yè)第607研究所.發(fā)射機(jī)技術(shù)說(shuō)明書(shū)[Z].

[6]邢文彥.機(jī)載彩色氣象雷達(dá)原理及實(shí)用故障分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（03）：36.endprint