余敏

摘 要：本文介紹了大功率短波發(fā)射機(jī)使用油浸式感應(yīng)型燈絲調(diào)壓器提供燈絲電壓所存在的問(wèn)題，并提供了新的燈絲電壓系統(tǒng)，較為詳細(xì)地描述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和工作原理，此方案為同類型設(shè)備改造提供了借鑒作用。

關(guān)鍵詞：短波發(fā)射機(jī)；燈絲；調(diào)壓

1 前言

TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)是我國(guó)短波發(fā)射的主力機(jī)型之一，其經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)安全播出意義重大。TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)核心器件采用昂貴的真空電子管，電子管燈絲供電采用油浸式感應(yīng)型燈絲調(diào)壓器，該調(diào)壓器采用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)機(jī)械方式調(diào)節(jié)電磁耦合來(lái)達(dá)到電壓調(diào)節(jié)的目的。燈絲電壓控制系統(tǒng)原理：控制系統(tǒng)設(shè)定3個(gè)斷點(diǎn)、一個(gè)零位開(kāi)關(guān)、一個(gè)最高電壓開(kāi)關(guān)和兩個(gè)高低限穩(wěn)壓點(diǎn)，控制信號(hào)為燈絲升降信號(hào)。在燈絲電壓上升過(guò)程中，燈絲電壓最開(kāi)始必須從零位開(kāi)始，此后，燈絲電壓開(kāi)始穩(wěn)步上升，遇到前兩個(gè)斷點(diǎn)位置各停留3分鐘，電壓超過(guò)第3個(gè)斷點(diǎn)后不停留，升到超過(guò)低限穩(wěn)壓值后，燈絲電壓停止上升。此后，燈絲電壓穩(wěn)定于上下穩(wěn)壓點(diǎn)之間，即超過(guò)穩(wěn)壓值上限時(shí)，控制系統(tǒng)輸出降壓信號(hào)，低于穩(wěn)壓值下限時(shí)，控制系統(tǒng)輸出升壓信號(hào)。最高電壓開(kāi)關(guān)的作用是在調(diào)壓器輸出電壓太高時(shí)強(qiáng)行斷開(kāi)電壓上升信號(hào)。在燈絲電壓下降過(guò)程中，在每個(gè)斷點(diǎn)位置停留3分鐘，在最小斷點(diǎn)停留3分鐘后，燈絲電壓繼續(xù)下降，當(dāng)調(diào)壓器零位信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，燈絲電壓降低為零，控制系統(tǒng)斷開(kāi)降壓信號(hào)，整個(gè)降壓過(guò)程停止。這種調(diào)壓器由于存在機(jī)械結(jié)構(gòu)和使用變壓器油絕緣和冷卻，存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)。

（1）燃燒爆炸危險(xiǎn)。由于變壓器油的存在，有著燃燒爆炸的危險(xiǎn)，所以往往將它安裝在遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)的位置，使它與發(fā)射機(jī)之間的線纜很長(zhǎng)，既提高了安裝成本，又需要定期進(jìn)行變壓器油的測(cè)試和凈化。

（2）能源損耗大。由于是感應(yīng)式調(diào)壓，所以能源效率較低，每年運(yùn)行需要損耗不少的電能。

（3）維護(hù)工作量大。由于是機(jī)械式調(diào)壓，電動(dòng)機(jī)、行程開(kāi)關(guān)、齒輪減速裝置、線圈等會(huì)磨損或損壞，需要定期維護(hù)，甚至變壓器大修，提高了維護(hù)成本。

2 電子式調(diào)壓器原理和結(jié)構(gòu)

為了解決燈絲調(diào)壓器使用中存在的問(wèn)題，我們利用步進(jìn)控制和移相調(diào)功原理，采用國(guó)產(chǎn)化器件開(kāi)發(fā)了電子式燈絲調(diào)壓器，用來(lái)代替油浸式感應(yīng)型燈絲調(diào)壓器使用在TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)中。

電子式燈絲調(diào)壓器主要由兩部分組成：步進(jìn)控制板和移相調(diào)壓電路。步進(jìn)控制板的主要功能是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和移相調(diào)壓電路連接，移相調(diào)壓電路則實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓進(jìn)行調(diào)壓，輸出目標(biāo)電壓。

步進(jìn)控制板主要由脈沖信號(hào)發(fā)生電路、升降壓控制小盒和電壓輸出部分（通過(guò)控制電子電位器的輸出電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓輸出）。步進(jìn)控制板如圖1所示。

它的工作原理：發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)需要升電壓時(shí)，升壓繼電器接收到升電壓信號(hào)，接收脈沖信號(hào)使電子電位器的輸出電壓增加；發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)需要降電壓時(shí)，降壓繼電器接收到降電壓信號(hào)，接收脈沖信號(hào)使電子電位器的輸出電壓降低。在電子電位器輸出電壓為零時(shí)，步進(jìn)控制板返回給發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)零位信號(hào)。

脈沖信號(hào)發(fā)生電路主要用于控制電子管燈絲電壓升降速度。為了使升降壓速度滿足電子管要求，在設(shè)計(jì)脈沖信號(hào)時(shí)，我們經(jīng)過(guò)了實(shí)測(cè)，然后以此來(lái)調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)發(fā)生電路輸出的脈沖周期。升降壓控制小盒接收控制系統(tǒng)的升降壓信號(hào)，主要由繼電器。電壓輸出部分主要輸出移相調(diào)壓電路所需要的控制電壓，主要由1024位電子電位器構(gòu)成。

移相調(diào)壓電路主要由光電隔離模塊、邏輯控制模塊和3只雙向可控硅組成。移相調(diào)壓電路如圖2所示。

移相調(diào)壓電路的工作原理：根據(jù)步進(jìn)控制板輸出的0～10V模擬量，通過(guò)光電隔離后送入邏輯控制模塊，在邏輯控制模塊中，輸入模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，邏輯電路比較這個(gè)數(shù)字量以及采樣回來(lái)的輸入電源電壓決定可控硅的導(dǎo)通角，通過(guò)可控硅控制電路觸發(fā)可控硅。為了保持輸出電壓的穩(wěn)定，還從可控硅的輸出端采集輸出電壓，反饋回邏輯控制電路，形成閉環(huán)調(diào)壓。同時(shí)為了保護(hù)可控硅，設(shè)置了電流保護(hù)和溫度保護(hù)電路，以保護(hù)可控硅。為了便于同自動(dòng)化系統(tǒng)相銜接，設(shè)計(jì)了RS485通訊口，根據(jù)通訊協(xié)議對(duì)調(diào)壓器進(jìn)行檢測(cè)控制。

移相調(diào)壓電路的邏輯控制部分采用的FPGA芯片控制，該芯片功能強(qiáng)大，具有很強(qiáng)的靈活性，在不改變外圍電路的情況下，我們可以通過(guò)軟件編輯邏輯關(guān)系，從而改變電路功能。

由于步進(jìn)控制板輸出的模擬電壓最大值為10V，而移相調(diào)壓電路的輸出也與輸入成比例關(guān)系，輸入最大值時(shí)最高輸出380V，不存在過(guò)高的電壓輸出，所以無(wú)須進(jìn)行上限限位。

3 改造效果

改造后，我們進(jìn)行了新舊設(shè)備主要參數(shù)比對(duì)，結(jié)果顯示，此次改造完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

在相同的外部條件下，我們測(cè)試油式感應(yīng)調(diào)壓器比新電子調(diào)壓器的端子溫度，改造后端子溫度下降了約12～14℃，我們測(cè)試了相同條件下的輸入輸出電流，數(shù)據(jù)顯示，在相同負(fù)載下，電子調(diào)壓器的輸入電流小于油浸式調(diào)壓器，證明電子調(diào)壓器損耗明顯低于油式感應(yīng)調(diào)壓器。

電子調(diào)壓器電路設(shè)計(jì)合理，采用了可靠的電子器件，從而確保了設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。電子調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)決定設(shè)備基本是免維護(hù)狀態(tài)。

投入運(yùn)行兩年多以來(lái)，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行指標(biāo)良好，未出現(xiàn)任何故障，保障了安全播出。

參考文獻(xiàn)

[1]胡浩文.可控硅技術(shù)[M].北京市科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989.

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局831臺(tái)）