BGTB5141型100kW短波发射机帘栅电源线路典型故障分析

莫 磊

国家广播电视总局2023台 海南省 临高县 571837

1 前 言

发射机电源系统是向发送设备提供能量、保证发射机各级放大器及附属部件正常工作的专用设备。BGTB5141型100kW短波发射机作为无线局唯一的应急广播发射机，它的电源系统与传统418E/F和DF100A100kW发射机的电源系统又是相同的。针对2023台该机型多年来在末前级和高末级帘栅电源系统出现的一些典型故障，本文以之为典型案例，介绍该类故障的分析与处理方法。

2 末前帘栅电源工作原理和故障分析

2.1 末前帘栅电源工作原理

末前电源1PS6主要由三部分组成，分别向高前电子管提供直流-150V栅偏压、500V帘栅压和4kV屏压。末前电源的帘栅供电线路如图1所示。当开关推动装置1A18的继电器K6常开接点吸合，115V控制电源加在末前电源交流接触器1K25的线包上，其常开接点吸合，三相230VAC电源通过末前电源交流接触器1K25的三组常开接点（T1、T2和T3）、1PS6TB1端子、1PS6TB2端子和保险XF1输送至末前帘栅压变压器1PS6T2的初级，变压器1PS6T2次级输出电压经由1PS6CR13-1PS6CR18整流块组成的三相桥式全波整流模块和由1PS6L2、1PS6C2、1PS6C4组成的滤波电路后，输出直流电压，该电压正极接地、负极经1PS6TB2-10端子，把-500V输送至高前电子管 阴 极。1PS6R3和1PS6R5分 压后，经1PS6TB2-12和1PS6TB2-11端子输送至末前帘栅压自动化取样，提供末前帘栅压的指示。

图1 末前帘栅压电源线路

2.2 末前帘栅线路故障分析

2.2.1 故障现象

发射机加高压正常；宽放电流和电压指示正常；合上载波激励旋钮，末前阴流Ik=0.2A，高末栅流Ig1=0.4A；自动化界面上末前帘栅压指示为0（正常时为500V）；发射机进行末前调谐时，前级表值没有反应。

2.2.2 故障判断

末前帘栅压的自动化取样值为0，说明末前帘栅电源回路有问题，导致没有末前帘栅压输出，用万用表检查末前帘栅压保险管，发现均已熔断。末前帘栅电源保险管熔断的原因可能是由于帘栅电源变压器初级的暂态过流或负载故障引起初级的暂态过流而熔断，需要分别排查后确定到底是负载问题还是电源回路问题。

（1）排查三相230VAC电源是否缺相

根据末前帘栅电源工作原理，先将末前帘栅压电源的保险管拆除掉，我们人为的将1A18K6继电器的常开接点强制吸合，用万用表测量1PS6TB2-22、1PS6TB2-23、1PS6TB2-24端点间的电压分别都是230VAC，排除电源缺相的问题。

（2）排查末前帘栅电源的负载问题

断开末前帘栅电源和宽放电源空气开关，更换备份的高前小箱和高前电子管，更换新的保险管，恢复所有的安全措施后发射机重新加高压，故障现象依旧。断高压和末前帘栅电源空气开关，检查末前帘栅压电源保险管又熔断，排除了负载故障，说明电源回路有问题。

（3）排查电源回路里元器件是否完好

断开末前帘栅变压器1PS6L2T2初级和次级的所有连线，用500V摇表分别摇测各线绕组之间绝缘度正常，各线绕组与变压器底座的绝缘度也正常，说明变压器1PS6L2T2正常；断开三相桥式整流桥的所有连线，测量单个整流模块阻值也正常；断开阻流圈1PS6L2与其他元器件的连线，用500V摇表摇测其绝缘度也正常，说明阻流圈1PS6L2没有问题；检查其它电阻的阻值也正常；断开滤波电路的两个电容1PS6C2、1PS6C4的所有连线，测量它们俩的容量值都正常，但是用500V摇表摇测两个电容的绝缘度时，发现1PS6C2已击穿。

2.2.3 故障分析

末前帘栅电源保险管熔断的原因可能是由于帘栅电源变压器初级的暂态过流或负载故障引起初级的暂态过流而熔断。末前阴流Ik=末前帘栅流Ig2+末前屏流Ia，高前电子管因无帘栅压而不能正常工作，于是没有末前帘栅压输出，故没有形成末前帘栅流，因此末前阴流由正常值0.4A降低到0.2A。

2.2.4 故障处理

发射机切换至“手动”状态，断开“末前电源”和“偏压电源”空气开关，断开机保开关，挂本人安全铭牌，更换滤波电容1PS6C2即可。

3 高末帘栅电源工作原理和故障分析

3.1 高末帘栅电源工作原理

如图2所示，通过高末帘栅电源接触器送来的三相230VAC电源，经TB7-1、TB7-2、TB7-3端子送至PA帘栅变压器2T1的初级，然后由次级输出460V电压至帘栅功率模块。调制器控制器（9单元）通过光缆控制两块串联的帘栅功率模块，输出一定占空比的1200V的PDM脉冲，并通过光缆监测帘栅功率模块的工作状态。1200V的PDM脉冲经过电感L4和电容C1组成的滤波网络，输出占空比正比于高末屏压平均值的直流帘栅偏置电压，帘栅偏置电压经过10H音频阻流圈L1输出至高末帘栅极，为高末帘栅自身调幅度提供一个恒流源。并接在L1两端的压敏电阻RV1和RV2可以防止瞬间高脉冲损坏器件。电感L2和L3为两个帘栅功率模块提供短路保护，串联在帘栅主回路的电阻R6取样后，通过TB7-4和TB7-5端子 为 帘 栅过荷保护继电器K40线包提供电源；串联在帘栅主回路的电阻R7取样后，通过TB7-8和TB7-9端子为高末帘栅流表头提供指示电压；电阻R4和R5串联分压后，通过TB7-6和TB7-7端子为高末帘栅压表头提供指示电压。

图2 高末帘栅压电源线路

3.2 高末帘栅线路故障分析

3.2.1 故障现象

发射机加高压推载波激励后前级表值正常；高末调谐时音频通路板上帘栅模块工作状态灯有时两个都亮，有时只有一个亮；两块帘栅功率模块只有一块正常工作，另一块帘栅功率模块的输入指示灯亮，输出指示灯灭；“高功率”状态时，高末帘栅压最大600V，高末帘栅流最大1A左右，高末屏流也比平时变小很多。

3.2.2 故障判断

根据故障现象可以把故障范围锁定在帘栅功率模块通路。那么简单来讲，我们首先需要排查的是光缆的问题还是模块的问题。

将工作正常的那块帘栅功率模块的两根光缆与工作不正常的帘栅功率模块光缆互调，发射机重加高压并调谐，发现故障现象依旧，但是之前工作正常的帘栅功率模块的输入指示灯亮，输出指示灯灭，之前不正常工作的帘栅功率模块工作正常了，由此判断两块帘栅功率模块都是正常，问题出在不正常工作的帘栅功率模块光缆或光缆后面的线路。光缆后面的线路主要是连接至9单元的输入输出板（9A11），通过测试发现9A11板也是正常的，进一步判断问题应该出在光缆本身。断开“调制器电源”空气开关，将两根光缆从帘栅功率模块控制板和输入输出板上拔下来，用照明光检测两根光缆均未发生断路情况，但是其中一根光缆连接至输入输出板那一头的玻璃导光面没有与其自身发射器的表面平齐，而是缩回发射器内部，可以判断由此造成信号出现问题。

3.2.3 故障分析

输入输出板作为调制器控制器和外部电路之间的一个接口部件，调制器控制器的各种状态可以通过输入输出板进行监测。调制器控制器（9单元）通过光缆控制两块串联的帘栅功率模块，输出一定占空比的1200V的PDM脉冲，并通过光缆监测帘栅功率模块的工作状态。而其中一根光缆出现问题后，导致一块帘栅功率模块不能正常工作。

BGTB5141型100kW短 波 发射机的帘栅极电压由两块帘栅功率模块提供，这两块帘栅功率模块的输出电压采用PDM调制，每块模块输出最大提供电压为600V，输出后再由音频阻流圈进行调制。音频阻流圈自动帘栅调制工作原理可以表述如下：

所以当缺少一块帘栅功率模块工作时，在“低功率”状态调制的情况，一块帘栅功率模块尚能提供足够的高末帘栅压，一旦切换为“高功率”状态以后，高末屏压增大后，所需的高末帘栅压就要增大，但这时只有一块帘栅功率模块工作，不能提供足够的高末帘栅压，导致高末帘栅流和高末屏流均减小。

3.2.4 故障处理

发射机切换至“手动”状态，断开“调制器控制器”电源空气开关，将光缆的玻璃导光面插入发射器直至与发射器的表面平齐，并使光缆与发射器之间压接牢固不松动。

4 结束语

本文所介绍的两例帘栅电源故障，是笔者在维护设备过程中帘栅电源回路所发生的众多故障中的典型案例。作为维护人员，只有全面了解设备各系统的工作原理和信号的传输流程，并通过不断探索、实践，才能在工作中及时发现设备隐患，切实有效的保证设备的稳定播出。