罗兰C导航设备防电压冲击自动保护装置设计

2011-07-30金牡丹李方能

中国修船 2011年6期

金牡丹，李方能

(1.海军91287部队，上海 200083;2.海军工程大学，湖北武汉 430033)

罗兰C导航系统的电源标准是110 V/60 Hz，电压波动标准为±5%，最突出的问题是外电不稳。当设备用电处于小水电和农业用电，电压波动均超过±10%，且电压调控为机械式，调压速度慢时，会烧毁固态发射机大量器件，影响系统的正常运行，降低系统的可靠性。因此，针对不同电网现状提高罗兰C导航设备供电的性能是相当必要的。

1 设计思路

通过增加系统中防电压冲击自动保护装置来提高导航设备的供电质量，提高导航设备的完好率和系统运行的可靠性。

根据导航设备防电压冲击的要求，需要考虑以下3方面的因素:①罗兰C导航系统供电电源性能特点和供电规律;②罗兰C导航系统的台站使用的电源稳定性差，电压噪音大，波动大，研究电压噪音的产生和特点、电网的结构以及导航台设备本身产生的强磁干扰;③了解同类产品以及相关产品，考虑导航设备防电压冲击自动保护装置设计所需的输入电压和输出电压性能、保护功能、瞬态响应性能、设备工作环境要求和设备抗干扰性能技术性能需要。

2 设计方案

防电压冲击自动保护装置设计可采用正弦能量分配稳压技术结合窄带滤波技术、自动化控制技术及电路保护技术的设计思路。目前，市场上有一种稳压电源，它具有高稳定度、高可靠性、高效率、瞬态响应快等优点，该产品可为防电压冲击自动保护装置设计提供良好的技术前提保证。

2.1 设计要求

根据系统供电电源的要求，装置的设计需要满足以下要求:①对电压的大范围波动具有良好的过压和过流保护功能;②为实现设备运行后无须人工操作，设计方案中必须具有良好的自动化控制功能;③设计方案要求满足具有高稳定度、高可靠性、高效率、抗强磁干扰和瞬态响应快等性能。

因此，选用以正弦能量分配稳压技术和窄带滤波技术为核心技术，以可靠的自动控制技术为关键技术的设计方案。

2.2 技术方案

正弦能量分配稳压技术和窄带滤波技术是设计方案中的核心技术，在设计方案中本稳压电源的主回路是一个正弦能量分配器，其工作原理如图1所示。K1是前面板操作控制开关，控制着整个稳压电源工作的启停，J是主继电器，当稳压电源工作异常、过压、欠压时，提供保护断电，C1～C3及Ll～L3和可变阻抗“Z”构成了正弦能量分配器。

图1 正弦能量分配器原理图

L1、L2构成自耦变压器，L2同时与C1及C3构成“π”型滤波器，可以滤除电源中的杂波，本电源的“净化”作用由此产生。不稳定的电源从A点输入，控制回路对输入电压和输出电压取样处理后，得到与输入和输出电压高低有关的时间控制信号。此信号控制着可变阻抗“Z”的值。当A点的输入电压变化时，分压点B的电压随“Z”的变化而变化，从而保证C点电压不变。该装置由控制、稳压、采样、保护等单元组成，如图2所示。

图2 设备组成框图

控制单元:由微电脑控制整个稳压电源工作的启停，当输入电压超过指标值、稳压电源工作异常时，提供保护断电。当突跳电压在指标范围内时，控制电路对输入电压和输出电压取样处理后，就得到与输入输出电压高低有关的时间控制信号。稳压单元:控制单元产生的控制信号送到稳压单元，控制着稳压单元的可变阻抗值。当输入电压变化时，阻抗随之变化，而输入电压不变。采样电路:对稳压单元输出的电压进行采样，并处理采样信息后将数据传送到控制单元。保护单元:每相都设有过流过压保护电路和三相同步关断电路。一旦某一相有故障或输出电压过高时，保护电路将同时切断三相输出并同时产生报警，以保护负载不在缺相的情况下工作。

稳压电源系统的主回路由正弦能量分配器和窄带“π”型滤波器构成，如图3所示。K1是三相总控开关，控制着稳压电源工作的启停，当稳压电源工作异常、过压、欠压时，提供保护断电，L11～L14及相应回路的电容和可变阻抗“Z1”构成前级正弦能量分配器。其工作原理为L11、L12和L13构成自耦变压器，不稳定的电源输入后，控制回路对输入电压和输出电压取样处理后，得到与输入和输出电压高低有关的时间控制信号，此信号控制着可变阻抗“Z1”的值。当输入电压变化时，分压点B的电压随“Z1”的变化而变化，从而保证L11输出点电压不变，形成第一级稳压作用。同理，由L21～L24及相应回路的电容和可变阻抗“Z2”构成后级正弦能量分配器继续形成第二级稳压。L21同时又与前、后相连的电容构成一个“π”型滤波器，可以滤除电源中的杂波，产生“净化”的作用。