TSW2500发射机PSM控制系统的维护

娄斌

【摘 要】TSW2500发射机在短波广播中使用中PSM控制系统的主要作用及出现的问题和解决方法。

【关键词】TSW2500型发射机；PSM控制系统；问题及解决

1 原理

TSW2500型发射机使用PSM控制系统，我台甲乙机房的500kW短波发射机可编程控制双功率模块，是500kW短波发射机调制器的主要组成部分。该发射机采用高可靠性的PSM调制器，音频信号采用全数字信号处理方式，运行稳定、指标好，通过简单的改造就可以进行数字AM广播（DRM）；发射机控制和调谐系统全部采用计算机和数字信号处理技术实现，操作方便，自动化程度高，在整个短波广播频段内都能实现自动调谐，有多种可选工作模式（AM、DCC和DRM），具有计算机辅助（故障）诊断功能，并能实现远程监控；射频电路设计简洁、可靠，整机采用两只电子管，输出网络采用3π网络结构，损耗低、效率高、故障率低。本机使用了26个双功率模块，相当于有52个功率模块。PSM部分的输出电压随功率模块的合、断而变化，分别用于高末级电子管屏级供电。每个双功率模块的供电电压为交流3φ877V，每个模块输出约600V电压。播音中开关管的工作频率是100kHz。每块双功率模块是一个独立的单元，由PSM变压器的一组次级线圈供电。本机一共有两台PSM变压器，一台为三角形接法，另一台为Y接法，每台PSM变压器为13组双功率模块供电，双功率模块的交流输入电源整流后给滤波电容（C）充电。在PSM控制系统的控制下，52个双功率模块中的每个都作为一个单独的电压源，通过开关元件独立合、断。所有的双功率模块串联连接，模块链路的一端接地，另外一端经低通滤波器接到射频末级管屏极。主要的作用是PSM部分为射频末级电子管提供带有调制信号的屏级电压，PSM控制部分根据调制模式进行相应的数字信号处理，并对所有的功率模块进行监控。由于PSM发射机的音频信号采用成熟的数字信号处理（DSP）技术，使PSM调制器更加的稳定，可靠，提高了集成度，大大的减少了脉阶调制器的维护量。PSM部分广泛的采用半导体器件，功率模块采用IGBT开关，减少了瞬时开关损耗，使脉阶调制器能为发射机高效率的提供所需要的能量，并且不产生任何X射线。每个双功率模块使用IGBT（绝缘门双极晶体管）作为开关元件，配合简单的外部电路就可以实现快速的合、断。IGBT控制单元控制开关元器件的合、断并对其进行实时监测。监测内容包括台阶电压、功率模块辅助电压、开关元件和功率模块输出电流等，如某个值超出允许值，控制系统会通过断开交流接触器来关断功率模块，双功率模块可以互换。IGBT控制单元通过光纤连接到PSM控制系统，这些光纤除了传输控制信号（合、断命令）外，也可以用于回传信息，使PSM控制系统任何时候都可以得到功率模块的瞬时状态信息。PSM机箱位于发射机的射频机箱的后面，PSM部分和高压设备必须放置在能上锁的围网内。机箱内布置有功率模块和机械连锁保护系统，两个PSM变压器位于PSM机箱的后面围网内。在正常播音的状态下，载波状态下需要开通其中的24块双功率模块，如果单个的双功率模块故障将使发射机的调幅度的正峰值限制在96%以内，但人耳很难辨出，如果发射机不是工作在满调幅状态，则单个模块故障根本不会产生影响。模块在长时间的使用情况下会相对温度高，整机具备的几种检测和处理温度的措施有：（1）水温检测，高末进出水管处安装有温度接点。（2）水流接点，分别检测电容、平衡转换器、高前、高末管、PSM模块等。（3）高压风机对高末管座吹风。（4）低压风机对高轴机箱、PSM模块冷却。（5）风处理器安装热敏电阻可进行新鲜/循环风切换。（6）水位接点监测水箱水位。（7）冷凝器风机对高末出水管冷却。同时该双功率模块具有一个水冷盘对其进行冷却，其循环水系统不断的对双功率模块上的控制板进行冷却以确保正常运行。

2 性能

TSW2500型500kW短波发射机可编程控制双功率模块主要性能。（1）该可编程控制双功率模块是TSW2500型500kW短波发射机目前最先进的功率模块，可完全兼容和替代该机型老型号的功率模块，可直接用于TSW2500型500kW短波发射机的DRM广播，不需做任何改动。（2）可编程双功率模块控制单元（ZSE21）采用微控制器（80C196KC）和可编程逻辑器件（EPM7160）相结合，具有高度智能化，通过多个采样点提供的数据，对双功率模块的运行状态进行实时监测，模块上任一采样点的数据一旦超过所设定门限值，都能快速的进行判断处理，及时关闭模块，增强了模块的控制和保护功能，大大提高了模块的运行可靠性和安全性。（3）模块控制单元使用的可编程逻辑器件（EPM7160）可实现在线编程，可以根据新的要求不断对单片机或可编程芯片进行升级，并可在PSM调制器控制器端通过计算机终端检测每个功率模块的工作状态。（4）可实时将模块运行数据发送给PSM调制器控制器，使其根据模块上传的数据随时调整调制器的运行数据。（5）模块控制单元设有RS232串行接口，串口通过DB25端子与外部设备进行连接，通过该接口可对模块进行测试。（6）模块驱动电路采用CONCEPT公司的IHD280半桥电路双通道驱动电路，其典型参数是：内部DC/DC变换器功率为2W，每个通道1W，最大的驱动能力8A。其显著特点是具有保护功能的驱动电路，不但能在正常工作状态下给IGBT提供所需的驱动功率，在异常工作状态下能起保护IGBT防止短路的作用，并且能够使得IGBT具有良好的可替换性。（7）功率模块模拟量（如电压、电流等测量信号）通过A/D转换器获得，低速监测和控制功能（如保险监测、接触器控制等）模块控制单元由数字I/O端口执行，由于微控制器控制系统对于某些高速的控制功能（如IGBT-A*、IGBT-B*）来说速度太低，所以系统所需的各种高速功能都综合在一起由可编程逻辑芯片EPM7160实现，与系统安全有关的各种控制功能，也是使用可编程逻辑芯片由纯硬件来实现，这样可确保各项保护的实时性。（8）调制器控制器的控制模块开关的指令，要经过模块自身控制系统对模块状态的进行自检后，才能决定是否执行。对模块状态的自检，包含了IGBT，大容量电解电容，大功率整流器件等的工作状态，例如依据IGBT的开关损耗而设定的最小循环周期参考数以保护IGBT等。使模块中的关键器件IGBT，大容量电解电容，大功率整流器件等得到有效的保护。（9）独特的控制软件设计使可编程控制双功率模块具有自检功能，通过计算机终端可对模块进行检测，模拟模块运行状态，可方便地查找并指示故障点，并将相关数据通过终端显示器提供给维护人员，提高了维护工作的效率。

3 维护

检修模块以清洁和紧固螺丝为主，检查模块有无变色，漏水痕迹，保险有无炸裂，接线是否紧固，要特别注意检查各种线鼻子有无变色、松动。模块故障判断有以下的原因：光缆插接，零点阻流圈，控制板，IGBT，控制变压器，各种保险，滤波电容，水路都塞，电阻烧坏（充电二极管击穿，电阻发红，导线、光缆应远离该电阻），要善于使用计算机进行模块测试来判断故障，但又不要完全依赖。检修发射机的时候拉机保开关不能过急、过猛，因为放电过快容易爆保险。对模块机箱上部的放电铜卡子要认真检查，卡子要有弹性，松紧度要合适，间距要保持好，否则，播音中PSM部分容易过流保护，检修时因放电不充分有可能电伤检修人员。

[责任编辑：汤静]