雷達(dá)電源保護(hù)電路設(shè)計(jì)

0 引言

隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)被廣泛用于地面防御系統(tǒng)中.然而，在目前有源相控陣?yán)走_(dá)中去掉了傳統(tǒng)雷達(dá)中的大功率發(fā)射機(jī)電源，由原來(lái)的大功率發(fā)射機(jī)電源改為向各個(gè)T/R組件供電，雷達(dá)的二次電源數(shù)量明顯增多，電源系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，故障率明顯增多.由于軍用雷達(dá)常常工作在惡劣環(huán)境下，雷達(dá)電源的常見(jiàn)故障如過(guò)壓.欠壓.過(guò)熱.短路.缺相等，往往難以避免.因此，對(duì)雷達(dá)電源系統(tǒng)故障的快速定位.電源保護(hù).故障報(bào)警成為獲取電源故障信息，保證電源系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵.國(guó)內(nèi)采用的保護(hù)技術(shù)，解決方案多數(shù)是在線路入口處設(shè)置斷路器，當(dāng)線路過(guò)壓或欠壓時(shí)切斷線路，而當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)需手動(dòng)使斷路器復(fù)位.

本文在分析了相控陣?yán)走_(dá)陣面電源的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)雷達(dá)電源保護(hù)電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用的雷達(dá)電源保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)一次電源故障中的過(guò).欠壓保護(hù)和二次電源缺相保護(hù).該電源保護(hù)電路具有抗干擾能力強(qiáng).靈敏度高等特點(diǎn).可實(shí)現(xiàn)集成化自復(fù)位電源故障報(bào)警功能，提高了雷達(dá)電源系統(tǒng)的可靠性及靈敏度.

1 電源系統(tǒng)簡(jiǎn)介

雷達(dá)主電源系由康明斯30 kW柴油發(fā)電機(jī)組.總控配電機(jī)柜.50 kW變頻發(fā)電機(jī)組(兩臺(tái))與變頻機(jī)控制柜.ATS切換柜.電力變壓器.發(fā)電機(jī)組本機(jī)控制柜.通信及監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成.在電源系統(tǒng)中，柴油發(fā)電機(jī)組與市電互為備份，當(dāng)市電不能正常使用的時(shí)候開(kāi)啟柴油發(fā)電機(jī)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行工頻供電，控制系統(tǒng)分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式(手動(dòng)系統(tǒng)享有最高優(yōu)先級(jí)).系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2 基本參數(shù)確定

2.1 門(mén)限電壓定義

在電源故障報(bào)警技術(shù)指標(biāo)中，報(bào)警電路的窗口電壓(上，下門(mén)限電壓)是主要參數(shù)指標(biāo).該指標(biāo)根據(jù)雷達(dá)電源的使用條件，決定報(bào)警電路的試用范圍，保證雷達(dá)系統(tǒng)的正常工作.

門(mén)限電壓的定義：指被監(jiān)測(cè)的電源受到內(nèi)部或外部的原因，電壓突然達(dá)到了供電電源電壓的極限值，同時(shí)激活報(bào)警電路到工作狀態(tài)，由報(bào)警器發(fā)出信號(hào)報(bào)警(如聲，光等)，或?qū)?bào)警信號(hào)送入上位機(jī)做后續(xù)處理，這個(gè)電壓值就稱(chēng)作門(mén)限電壓.

2.2 報(bào)警電路基準(zhǔn)電壓的確定與靈敏度調(diào)整

2.2.1 基準(zhǔn)電壓的計(jì)算

報(bào)警器窗口電壓的極限系數(shù)為ε ,被測(cè)電源電壓的標(biāo)稱(chēng)值為U0 ,報(bào)警器的門(mén)限電壓為Ug ,則有如下關(guān)系表達(dá)式：

用Us 表示過(guò)壓門(mén)限電壓;UL 為欠壓門(mén)限電壓.則：

式中：ε0 是對(duì)報(bào)警電路系統(tǒng)指標(biāo)重要影響的參數(shù).

下面根據(jù)某型號(hào)雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)確定ε0 = 5% ,可由式(1)求出中頻報(bào)警窗口電壓(門(mén)限電壓);將U0 = 220 V,ε0 = 5% ,帶入式(1)，得：

同理工頻報(bào)警窗口電壓：

根據(jù)上式所述，當(dāng)被測(cè)電源電壓處在(Us – UL ) 的范圍內(nèi)，則視為系統(tǒng)正常工作，若超出此范圍則需要立即對(duì)故障進(jìn)行報(bào)警.ε0 可由用戶(hù)根據(jù)需求以及報(bào)警電路所需技術(shù)指標(biāo)所確定，設(shè)計(jì)者可根據(jù)用戶(hù)對(duì)電源報(bào)警的需要去確定ε0.U0 ,進(jìn)而確定報(bào)警電路的窗口電壓.

圖2為報(bào)警參數(shù)曲線圖.

2.2.2 報(bào)警電路靈敏度

報(bào)警電路的靈敏度是當(dāng)報(bào)警電路對(duì)被測(cè)電源電壓在門(mén)限電壓臨界值之外變化時(shí)，報(bào)警電路所根據(jù)實(shí)際情況所反映出的靈敏程度.這一指標(biāo)主要取決于運(yùn)放開(kāi)環(huán)直流差模增益，實(shí)際應(yīng)為差分放大的兩個(gè)輸入電壓( Ao d 在理想的運(yùn)放中應(yīng)為無(wú)窮大)，只要有及其微小的差別，也會(huì)使輸出電壓有很大的幅度變化，因此，調(diào)整Δ(Vi1 – Vi2) 的值，可以保證報(bào)警器的靈敏度.