TSW2500發射機PSM控制系統的維護

婁斌

【摘 要】TSW2500發射機在短波廣播中使用中PSM控制系統的主要作用及出現的問題和解決方法。

【關鍵詞】TSW2500型發射機；PSM控制系統；問題及解決

1 原理

TSW2500型發射機使用PSM控制系統，我臺甲乙機房的500kW短波發射機可編程控制雙功率模塊，是500kW短波發射機調制器的主要組成部分。該發射機采用高可靠性的PSM調制器，音頻信號采用全數字信號處理方式，運行穩定、指標好，通過簡單的改造就可以進行數字AM廣播（DRM）；發射機控制和調諧系統全部采用計算機和數字信號處理技術實現，操作方便，自動化程度高，在整個短波廣播頻段內都能實現自動調諧，有多種可選工作模式（AM、DCC和DRM），具有計算機輔助（故障）診斷功能，并能實現遠程監控；射頻電路設計簡潔、可靠，整機采用兩只電子管，輸出網絡采用3π網絡結構，損耗低、效率高、故障率低。本機使用了26個雙功率模塊，相當于有52個功率模塊。PSM部分的輸出電壓隨功率模塊的合、斷而變化，分別用于高末級電子管屏級供電。每個雙功率模塊的供電電壓為交流3φ877V，每個模塊輸出約600V電壓。播音中開關管的工作頻率是100kHz。每塊雙功率模塊是一個獨立的單元，由PSM變壓器的一組次級線圈供電。本機一共有兩臺PSM變壓器，一臺為三角形接法，另一臺為Y接法，每臺PSM變壓器為13組雙功率模塊供電，雙功率模塊的交流輸入電源整流后給濾波電容（C）充電。在PSM控制系統的控制下，52個雙功率模塊中的每個都作為一個單獨的電壓源，通過開關元件獨立合、斷。所有的雙功率模塊串聯連接，模塊鏈路的一端接地，另外一端經低通濾波器接到射頻末級管屏極。主要的作用是PSM部分為射頻末級電子管提供帶有調制信號的屏級電壓，PSM控制部分根據調制模式進行相應的數字信號處理，并對所有的功率模塊進行監控。由于PSM發射機的音頻信號采用成熟的數字信號處理（DSP）技術，使PSM調制器更加的穩定，可靠，提高了集成度，大大的減少了脈階調制器的維護量。PSM部分廣泛的采用半導體器件，功率模塊采用IGBT開關，減少了瞬時開關損耗，使脈階調制器能為發射機高效率的提供所需要的能量，并且不產生任何X射線。每個雙功率模塊使用IGBT（絕緣門雙極晶體管）作為開關元件，配合簡單的外部電路就可以實現快速的合、斷。IGBT控制單元控制開關元器件的合、斷并對其進行實時監測。監測內容包括臺階電壓、功率模塊輔助電壓、開關元件和功率模塊輸出電流等，如某個值超出允許值，控制系統會通過斷開交流接觸器來關斷功率模塊，雙功率模塊可以互換。IGBT控制單元通過光纖連接到PSM控制系統，這些光纖除了傳輸控制信號（合、斷命令）外，也可以用于回傳信息，使PSM控制系統任何時候都可以得到功率模塊的瞬時狀態信息。PSM機箱位于發射機的射頻機箱的后面，PSM部分和高壓設備必須放置在能上鎖的圍網內。機箱內布置有功率模塊和機械連鎖保護系統，兩個PSM變壓器位于PSM機箱的后面圍網內。在正常播音的狀態下，載波狀態下需要開通其中的24塊雙功率模塊，如果單個的雙功率模塊故障將使發射機的調幅度的正峰值限制在96%以內，但人耳很難辨出，如果發射機不是工作在滿調幅狀態，則單個模塊故障根本不會產生影響。模塊在長時間的使用情況下會相對溫度高，整機具備的幾種檢測和處理溫度的措施有：（1）水溫檢測，高末進出水管處安裝有溫度接點。（2）水流接點，分別檢測電容、平衡轉換器、高前、高末管、PSM模塊等。（3）高壓風機對高末管座吹風。（4）低壓風機對高軸機箱、PSM模塊冷卻。（5）風處理器安裝熱敏電阻可進行新鮮/循環風切換。（6）水位接點監測水箱水位。（7）冷凝器風機對高末出水管冷卻。同時該雙功率模塊具有一個水冷盤對其進行冷卻，其循環水系統不斷的對雙功率模塊上的控制板進行冷卻以確保正常運行。

2 性能

TSW2500型500kW短波發射機可編程控制雙功率模塊主要性能。（1）該可編程控制雙功率模塊是TSW2500型500kW短波發射機目前最先進的功率模塊，可完全兼容和替代該機型老型號的功率模塊，可直接用于TSW2500型500kW短波發射機的DRM廣播，不需做任何改動。（2）可編程雙功率模塊控制單元（ZSE21）采用微控制器（80C196KC）和可編程邏輯器件（EPM7160）相結合，具有高度智能化，通過多個采樣點提供的數據，對雙功率模塊的運行狀態進行實時監測，模塊上任一采樣點的數據一旦超過所設定門限值，都能快速的進行判斷處理，及時關閉模塊，增強了模塊的控制和保護功能，大大提高了模塊的運行可靠性和安全性。（3）模塊控制單元使用的可編程邏輯器件（EPM7160）可實現在線編程，可以根據新的要求不斷對單片機或可編程芯片進行升級，并可在PSM調制器控制器端通過計算機終端檢測每個功率模塊的工作狀態。（4）可實時將模塊運行數據發送給PSM調制器控制器，使其根據模塊上傳的數據隨時調整調制器的運行數據。（5）模塊控制單元設有RS232串行接口，串口通過DB25端子與外部設備進行連接，通過該接口可對模塊進行測試。（6）模塊驅動電路采用CONCEPT公司的IHD280半橋電路雙通道驅動電路，其典型參數是：內部DC/DC變換器功率為2W，每個通道1W，最大的驅動能力8A。其顯著特點是具有保護功能的驅動電路，不但能在正常工作狀態下給IGBT提供所需的驅動功率，在異常工作狀態下能起保護IGBT防止短路的作用，并且能夠使得IGBT具有良好的可替換性。（7）功率模塊模擬量（如電壓、電流等測量信號）通過A/D轉換器獲得，低速監測和控制功能（如保險監測、接觸器控制等）模塊控制單元由數字I/O端口執行，由于微控制器控制系統對于某些高速的控制功能（如IGBT-A*、IGBT-B*）來說速度太低，所以系統所需的各種高速功能都綜合在一起由可編程邏輯芯片EPM7160實現，與系統安全有關的各種控制功能，也是使用可編程邏輯芯片由純硬件來實現，這樣可確保各項保護的實時性。（8）調制器控制器的控制模塊開關的指令，要經過模塊自身控制系統對模塊狀態的進行自檢后，才能決定是否執行。對模塊狀態的自檢，包含了IGBT，大容量電解電容，大功率整流器件等的工作狀態，例如依據IGBT的開關損耗而設定的最小循環周期參考數以保護IGBT等。使模塊中的關鍵器件IGBT，大容量電解電容，大功率整流器件等得到有效的保護。（9）獨特的控制軟件設計使可編程控制雙功率模塊具有自檢功能，通過計算機終端可對模塊進行檢測，模擬模塊運行狀態，可方便地查找并指示故障點，并將相關數據通過終端顯示器提供給維護人員，提高了維護工作的效率。

3 維護

檢修模塊以清潔和緊固螺絲為主，檢查模塊有無變色，漏水痕跡，保險有無炸裂，接線是否緊固，要特別注意檢查各種線鼻子有無變色、松動。模塊故障判斷有以下的原因：光纜插接，零點阻流圈，控制板，IGBT，控制變壓器，各種保險，濾波電容，水路都塞，電阻燒壞（充電二極管擊穿，電阻發紅，導線、光纜應遠離該電阻），要善于使用計算機進行模塊測試來判斷故障，但又不要完全依賴。檢修發射機的時候拉機保開關不能過急、過猛，因為放電過快容易爆保險。對模塊機箱上部的放電銅卡子要認真檢查，卡子要有彈性，松緊度要合適，間距要保持好，否則，播音中PSM部分容易過流保護，檢修時因放電不充分有可能電傷檢修人員。

[責任編輯：湯靜]