雷達電源保護電路設計

0 引言

隨著(zhù)相控陣雷達技術(shù)的迅速發(fā)展，相控陣雷達技術(shù)被廣泛用于地面防御系統中.然而，在目前有源相控陣雷達中去掉了傳統雷達中的大功率發(fā)射機電源，由原來(lái)的大功率發(fā)射機電源改為向各個(gè)T/R組件供電，雷達的二次電源數量明顯增多，電源系統越來(lái)越復雜，故障率明顯增多.由于軍用雷達常常工作在惡劣環(huán)境下，雷達電源的常見(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，對雷達電源系統故障的快速定位.電源保護.故障報警成為獲取電源故障信息，保證電源系統安全運行的關(guān)鍵.國內采用的保護技術(shù)，解決方案多數是在線(xiàn)路入口處設置斷路器，當線(xiàn)路過(guò)壓或欠壓時(shí)切斷線(xiàn)路，而當電壓恢復正常時(shí)需手動(dòng)使斷路器復位.

本文在分析了相控陣雷達陣面電源的特點(diǎn)以及傳統雷達電源保護電路基礎上，設計了簡(jiǎn)單實(shí)用的雷達電源保護電路，實(shí)現了雷達一次電源故障中的過(guò).欠壓保護和二次電源缺相保護.該電源保護電路具有抗干擾能力強.靈敏度高等特點(diǎn).可實(shí)現集成化自復位電源故障報警功能，提高了雷達電源系統的可靠性及靈敏度.

1 電源系統簡(jiǎn)介

雷達主電源系由康明斯30 kW柴油發(fā)電機組.總控配電機柜.50 kW變頻發(fā)電機組(兩臺)與變頻機控制柜.ATS切換柜.電力變壓器.發(fā)電機組本機控制柜.通信及監控系統構成.在電源系統中，柴油發(fā)電機組與市電互為備份，當市電不能正常使用的時(shí)候開(kāi)啟柴油發(fā)電機對雷達系統進(jìn)行工頻供電，控制系統分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式(手動(dòng)系統享有最高優(yōu)先級).系統結構如圖1所示.

2 基本參數確定

2.1 門(mén)限電壓定義

在電源故障報警技術(shù)指標中，報警電路的窗口電壓(上，下門(mén)限電壓)是主要參數指標.該指標根據雷達電源的使用條件，決定報警電路的試用范圍，保證雷達系統的正常工作.

門(mén)限電壓的定義：指被監測的電源受到內部或外部的原因，電壓突然達到了供電電源電壓的極限值，同時(shí)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)，或將報警信號送入上位機做后續處理，這個(gè)電壓值就稱(chēng)作門(mén)限電壓.

2.2 報警電路基準電壓的確定與靈敏度調整

2.2.1 基準電壓的計算

報警器窗口電壓的極限系數為ε ,被測電源電壓的標稱(chēng)值為U0 ,報警器的門(mén)限電壓為Ug ,則有如下關(guān)系表達式：

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 是對報警電路系統指標重要影響的參數.

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

同理工頻報警窗口電壓：

根據上式所述，當被測電源電壓處在(Us – UL ) 的范圍內，則視為系統正常工作，若超出此范圍則需要立即對故障進(jìn)行報警.ε0 可由用戶(hù)根據需求以及報警電路所需技術(shù)指標所確定，設計者可根據用戶(hù)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為報警參數曲線(xiàn)圖.

2.2.2 報警電路靈敏度

報警電路的靈敏度是當報警電路對被測電源電壓在門(mén)限電壓臨界值之外變化時(shí)，報警電路所根據實(shí)際情況所反映出的靈敏程度.這一指標主要取決于運放開(kāi)環(huán)直流差模增益，實(shí)際應為差分放大的兩個(gè)輸入電壓( Ao d 在理想的運放中應為無(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，調整Δ(Vi1 – Vi2) 的值，可以保證報警器的靈敏度.