大功率短波发射机灯丝调压器固态化

余敏

摘 要：本文介绍了大功率短波发射机使用油浸式感应型灯丝调压器提供灯丝电压所存在的问题，并提供了新的灯丝电压系统，较为详细地描述了该系统的设计思路和工作原理，此方案为同类型设备改造提供了借鉴作用。

关键词：短波发射机；灯丝；调压

1 前言

TBH522型150kW短波发射机是我国短波发射的主力机型之一，其经济、稳定的运行对安全播出意义重大。TBH522型150kW短波发射机核心器件采用昂贵的真空电子管，电子管灯丝供电采用油浸式感应型灯丝调压器，该调压器采用电磁感应原理，通过机械方式调节电磁耦合来达到电压调节的目的。灯丝电压控制系统原理：控制系统设定3个断点、一个零位开关、一个最高电压开关和两个高低限稳压点，控制信号为灯丝升降信号。在灯丝电压上升过程中，灯丝电压最开始必须从零位开始，此后，灯丝电压开始稳步上升，遇到前两个断点位置各停留3分钟，电压超过第3个断点后不停留，升到超过低限稳压值后，灯丝电压停止上升。此后，灯丝电压稳定于上下稳压点之间，即超过稳压值上限时，控制系统输出降压信号，低于稳压值下限时，控制系统输出升压信号。最高电压开关的作用是在调压器输出电压太高时强行断开电压上升信号。在灯丝电压下降过程中，在每个断点位置停留3分钟，在最小断点停留3分钟后，灯丝电压继续下降，当调压器零位信号出现时，灯丝电压降低为零，控制系统断开降压信号，整个降压过程停止。这种调压器由于存在机械结构和使用变压器油绝缘和冷却，存在以下几个缺点。

（1）燃烧爆炸危险。由于变压器油的存在，有着燃烧爆炸的危险，所以往往将它安装在远离发射机的位置，使它与发射机之间的线缆很长，既提高了安装成本，又需要定期进行变压器油的测试和净化。

（2）能源损耗大。由于是感应式调压，所以能源效率较低，每年运行需要损耗不少的电能。

（3）维护工作量大。由于是机械式调压，电动机、行程开关、齿轮减速装置、线圈等会磨损或损坏，需要定期维护，甚至变压器大修，提高了维护成本。

2 电子式调压器原理和结构

为了解决灯丝调压器使用中存在的问题，我们利用步进控制和移相调功原理，采用国产化器件开发了电子式灯丝调压器，用来代替油浸式感应型灯丝调压器使用在TBH522型150kW短波发射机中。

电子式灯丝调压器主要由两部分组成：步进控制板和移相调压电路。步进控制板的主要功能是实现控制系统和移相调压电路连接，移相调压电路则实现对输入电压进行调压，输出目标电压。

步进控制板主要由脉冲信号发生电路、升降压控制小盒和电压输出部分（通过控制电子电位器的输出电阻来实现电压输出）。步进控制板如图1所示。

它的工作原理：发射机控制系统需要升电压时，升压继电器接收到升电压信号，接收脉冲信号使电子电位器的输出电压增加；发射机控制系统需要降电压时，降压继电器接收到降电压信号，接收脉冲信号使电子电位器的输出电压降低。在电子电位器输出电压为零时，步进控制板返回给发射机控制系统零位信号。

脉冲信号发生电路主要用于控制电子管灯丝电压升降速度。为了使升降压速度满足电子管要求，在设计脉冲信号时，我们经过了实测，然后以此来调节脉冲信号发生电路输出的脉冲周期。升降压控制小盒接收控制系统的升降压信号，主要由继电器。电压输出部分主要输出移相调压电路所需要的控制电压，主要由1024位电子电位器构成。

移相调压电路主要由光电隔离模块、逻辑控制模块和3只双向可控硅组成。移相调压电路如图2所示。

移相调压电路的工作原理：根据步进控制板输出的0～10V模拟量，通过光电隔离后送入逻辑控制模块，在逻辑控制模块中，输入模拟量经A/D转换成数字量，逻辑电路比较这个数字量以及采样回来的输入电源电压决定可控硅的导通角，通过可控硅控制电路触发可控硅。为了保持输出电压的稳定，还从可控硅的输出端采集输出电压，反馈回逻辑控制电路，形成闭环调压。同时为了保护可控硅，设置了电流保护和温度保护电路，以保护可控硅。为了便于同自动化系统相衔接，设计了RS485通讯口，根据通讯协议对调压器进行检测控制。

移相调压电路的逻辑控制部分采用的FPGA芯片控制，该芯片功能强大，具有很强的灵活性，在不改变外围电路的情况下，我们可以通过软件编辑逻辑关系，从而改变电路功能。

由于步进控制板输出的模拟电压最大值为10V，而移相调压电路的输出也与输入成比例关系，输入最大值时最高输出380V，不存在过高的电压输出，所以无须进行上限限位。

3 改造效果

改造后，我们进行了新旧设备主要参数比对，结果显示，此次改造完全实现了预期目标。

在相同的外部条件下，我们测试油式感应调压器比新电子调压器的端子温度，改造后端子温度下降了约12～14℃，我们测试了相同条件下的输入输出电流，数据显示，在相同负载下，电子调压器的输入电流小于油浸式调压器，证明电子调压器损耗明显低于油式感应调压器。

电子调压器电路设计合理，采用了可靠的电子器件，从而确保了设备的稳定可靠运行。电子调压器的结构决定设备基本是免维护状态。

投入运行两年多以来，该设备运行稳定，运行指标良好，未出现任何故障，保障了安全播出。

参考文献

[1]胡浩文.可控硅技术[M].北京市科学技术文献出版社，1989.

（作者单位：国家新闻出版广电总局831台）