TBH522型150kW发射机过荷保护系统的分析

国家新闻出版广电总局八三一台 蔡清辉

1 简介

TBH522型150kW短波发射机系统主要由人机接口单元、控制单元、保护单元、自动调谐单元构成，同时为了模拟信号的检测，全面改造了测量报警单元、控制单元、保护单元、自动调谐单元，各单元均可独立运行。

保护单元主要通过发射机所提供的模拟信号为基础，向控制单元提供高前过荷、高末过荷、封锁激励等控制及告警。为保证保护系统的可靠性和灵敏度采用硬件和程序两种方式进行控制，硬件方式是以比较器的比较电压为基础进行，程序方式是根据单片机下传到FPGA内的数据和模拟采集板提供的数字信号做比较而实现。过荷保护及PSM控制装置的框图如图1所示：

图1 过荷保护及PSM控制装置的框图

2 保护系统组成

保护系统主要由以下几部分构成：主控制板、比较器板、继电器板、面板和按钮。

2.1 主控制板

主要由输入输出电路、单片机at mega103、可编程逻辑芯片XCS40三部分组成。输入信号经输入电路后到达XCS40的输入端，经过XCS40处理，XCS40的输出信号经输出电路输出。当输入信号为低时，光耦导通，光耦的输出为低，对应于逻辑“0”。当输入信号为高时，光耦截止，光耦的输出为高，对应于逻辑“1”。使用光耦后，输入信号的变化对XCS40的影响减小。

输出电路也使用了光耦，XCS40输出为低电平时，光耦导通，输出端为低电平。当XCS40输出为高电平时，光耦截止。使用光耦减少了负载电路对XCS40输出的影响。

单片机atmega103，单片机采用的是At mel公司的atmega103，主要的功能是与一体化机进行通信，将电控小盒的状态及时上传给一体化机，或者接收来自一体化机的控制命令。可编程逻辑芯片XCS40，主要功能是完成保护的逻辑控制。

2.2 过荷输入信号及指示

过荷比较电路主要由比较芯片LM324构成。根据信号不同，信号到比较器输入端的电路不同，具体信号分为以下几种。五个打火信号：高前打火、高前管打火、高末打火、高帘打火、T网络打火，相应的位置有光敏电阻。低周输出正常、高末输出正常信号：低周输出正常取自高末板压取样。高末输出正常取自高末检波输出，用于指示是否有高频信号。四个电流信号：高前板流、高前帘栅流、高末板流、高末帘栅流，直接取自电流取样信号。

3 过荷系统信号说明和保护原理

3.1 发射机提供的过荷信号及指示

高前板流过荷：当过流发生时，电流取样电阻上的取样电压超过整定值的两倍以上，产生高前过荷信号，继电器板输出继电器断开，电控系统接收信号，断开高前接触器。指示为“高前过荷”灯亮。

高前帘栅Ig2过荷：当过流发生时，取样电压超过整定值的两倍以上，产生高前过荷信号，继电器板输出继电器断开，电控系统接收信号，断开高前接触器。指示为“高前帘栅”灯亮。

高末阴流Ik过荷：高末板流达到正常值的两倍以上时，产生高末过荷信号，继电器板输出继电器断开，电控系统接收过荷信号，断开相应的接触器。指示为“高末阴流” 灯亮。

高末帘栅过荷：高末帘栅的负载电流达到额定值的2倍以上时,产生高末过荷信号，继电器板输出继电器断开，电控系统接收过荷信号，断开相应的接触器。指示为“高末帘栅”灯亮

电子管过耗保护：高末板流和高频输出功率之间比例值升高到不能容忍时，产生高末过荷信号，产生高末过荷信号，继电器板输出继电器断开，电控系统接收过荷信号，断开相应的接触器。指示为“过耗”灯亮。

驻波比稍大：当反射电压值超过设置门限时，电压比较器输出高电平，经过主板的处理，输出一个高电平去PSM，从而封锁PSM。指示为“驻波比稍大”灯亮。

驻波比过大：当反射波电压超过所设置门限值时,电压比较器输出高电平。指示为“驻波比过大”灯亮。

高末级光敏保护、高前级光敏保护、高前管光敏保护、高末帘栅打火、“T”网络光敏保护：打火发生时，光敏电阻的阻值变小，比较器同向端的电压变低，使比较器的输出变为高电平。分别指示为“高末打火”灯亮、“高前打火”灯亮、“高前管打火”灯亮、“高帘打火”灯亮、“T网络打火”灯亮。

高末输出正常信号：该信号足够大时,电压比较器输出低电平。

低周输出信号检测：检测低周输出，取自高末板压取样。信号足够大时，电压比较器输出低电平。

3.2 过荷保护信号的输出

所有过荷信号的说明，断高压、高前都是通过高末过荷继电器、高前过荷继电器的断开而实现的。

三次过荷：指的是在10秒内连续出现3次。在三次之内自动恢复，三次之后，需要人工恢复。

一次过荷：指的是每出现一次，若要正常播出，需要人工恢复。

高前打火、高前管打火：属于三次过荷信号，每出现一次，断高前，封锁PSM和宽放，自动恢复。出现3次过荷后，断高前，封锁PSM和宽放。

高前过荷、高前帘栅过荷：属于一次过荷信号，断高前，封锁PSM和宽放。

高末过荷、高末帘栅过荷：属于三次过荷信号，每出现一次，断高压，封锁PSM和宽放，自动恢复。出现3次过荷后，断高压，封锁PSM和宽放。

过耗：属于一次过荷信号，每出现一次，断高压，封锁PSM和宽放。

驻波比稍大：PSM的三次过荷信号

无高频信号：属于三次过荷信号，每出现一次，封锁PSM和宽放，自动恢复。出现3次过荷后，断高压，封锁PSM和宽放。

高末打火、高帘打火：属于三次过荷信号，每出现一次，断高压，封锁PSM和宽放，自动恢复。出现3次过荷后，断高压，封锁PSM和宽放。

驻波比过大、T网络打火：属于三次过荷信号，每出现一次，封锁PSM和宽放。出现3次过荷后，断高压，封锁PSM和宽放。

3.3 过荷保护原理

在本系统中，过荷动作的主要原理是产生相应的高前和高末过荷信号，以及封锁激励信号，送给电控系统，电控接收相应的过荷信号，经过处理产生相应的输出信号，执行相应的动作。以高前过荷为例，当机器出现高前过荷时，比较器输出高电平，主板输入端的光耦被截止，输出端产生一个封锁激励信号和高前过荷信号，电控系统接收到封锁激励信号后，封锁机器的PSM和宽放，同时针对高前过荷信号，断开了高前K5、K6和高末K7、K10、K11、K12接触器，起到了保护的作用，此时由于高前过荷信号已经被锁存，只能手动解除封锁。再以无高频信号为例，所谓无高频信号就是在调谐完成和高帘二档接上的情况下，高末输出正常和低周输出正常两个信号中有一个异常，那么就称这种情况为“无高频信号”，如果有无高频信号，那么保护系统将产生一个封锁激励信号，同时产生一个高末过荷信号，电控接收到信号后，断开末级接触器K7、K10、K11、K12，同时由于无高频信号没有锁存，因此发射机会自动恢复，如果在10秒钟之内再发生两次故障，那么系统将会产生三次过荷信号，发射机将断高压，封锁激励，需要手动恢复。发生过荷时相应的操作。驻波比过大时，按下驻波比复位，将复位驻波比过大。除此之外的其它故障发生时，需要按下过荷复位按钮，将复位过荷电路。

4 总结

发射机的保护系统是重要的组成部分，当系统发生打火、过荷、驻波比异常、无高频信号、过耗中任一故障时，系统能及时做出响应，保护发射机。掌握保护系统的原理和结构，做好系统的检修维护，对电台的安全播出具有重要的作用。