雷達(dá)電源保護(hù)電路設(shè)計

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，由原來的大功率發(fā)射機(jī)電源改為向各個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)電源的常見故障如過壓.欠壓.過熱.短路.缺相等，往往難以避免.因此，對雷達(dá)電源系統(tǒng)故障的快速定位.電源保護(hù).故障報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)線路過壓或欠壓時切斷線路，而當(dāng)電壓恢復(fù)正常時需手動使斷路器復(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)計了簡單實用的雷達(dá)電源保護(hù)電路，實現(xiàn)了雷達(dá)一次電源故障中的過.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).可實現(xiàn)集成化自復(fù)位電源故障報警功能，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)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候開啟柴油發(fā)電機(jī)對雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行工頻供電，控制系統(tǒng)分為手動方式和自動方式(手動系統(tǒng)享有最高優(yōu)先級).系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

2 基本參數(shù)確定

2.1 門限電壓定義

在電源故障報警技術(shù)指標(biāo)中，報警電路的窗口電壓(上，下門限電壓)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，決定報警電路的試用范圍，保證雷達(dá)系統(tǒng)的正常工作.

門限電壓的定義：指被監(jiān)測的電源受到內(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，同時激活報警電路到工作狀態(tài)，由報警器發(fā)出信號報警(如聲，光等)，或?qū)缶盘査腿肷衔粰C(jī)做后續(xù)處理，這個電壓值就稱作門限電壓.

2.2 報警電路基準(zhǔn)電壓的確定與靈敏度調(diào)整

2.2.1 基準(zhǔn)電壓的計算

報警器窗口電壓的極限系數(shù)為ε ,被測電源電壓的標(biāo)稱值為U0 ,報警器的門限電壓為Ug ,則有如下關(guān)系表達(dá)式：

用Us 表示過壓門限電壓;UL 為欠壓門限電壓.則：

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

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

同理工頻報警窗口電壓：

根據(jù)上式所述，當(dāng)被測電源電壓處在(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故障進(jìn)行報警.ε0 可由用戶根據(jù)需求以及報警電路所需技術(shù)指標(biāo)所確定，設(shè)計者可根據(jù)用戶對電源報警的需要去確定ε0.U0 ,進(jìn)而確定報警電路的窗口電壓.

圖2為報警參數(shù)曲線圖.

2.2.2 報警電路靈敏度

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