浅谈500kw短波发射机双功率模块技术特性

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1、浅谈500kW短波发射机双功率模块技术特性刘玮（国家新闻出版广电总局五九四台，陕西咸阳712028）【摘要】主要从TS可编程控制双功率模块的组成结构和工作原理以及测试环境上分析其技术特性。.jyqk双功率模块；IGBT；VT100；软开关控制0引言TS发射机的主要组成部分有：射频级，脉阶调制器（PSM），发射机控制部分，电机控制,电源和冷却部分，相关的安全装置用于保护工作人员的安全。射频部分包括合成器、预放大级、驱动级、末级。末级电源由脉阶调制器（PSM）供给。射频末级电源由PSM部分处理后供给，PSM控制部分根据选择的调制模式进行数字信号

2、处理，并监控功率模块。发射机控制部分是操或控制计算机和发射机之间直接的联络界面，它用于顺序开关发射机，并帮助操发现和排除故障。电机控制系统根据选择的频率来定位各路调谐元件。所有MP电机和MS开关可自动或手动操作。PSM调制器共由26块可编程控制双功率模块组成，调制器控制电路全部采用计算机技术和可编程逻辑器件(PLD)。双功率模块的控制单元应用了微控制器和可编程逻辑器件，大大提高了发射机调制方式方面的自动化控制程度和水准，其调制模式可以在标准调幅双边带，浮动载波控制AM和高、低选择的单边带，以及数字广播(DRM)中任意切换。充分体现了计算机技

3、术和可编程逻辑器件的应用给广播发射机带来的新技术革新。1功率模块组成结构PSM功率模块组采用26个双功率模块设计分为两大类：公共部分包含了模块所需的通用器件，如保险F1,变压器T11,电流互感器LEM,模块阻流圈L24,接地开关放电电阻R21/R22,电容充电电路等；功率部分作为模块的核心，包含IGBT,整流二极管V1-V6,电容组C20A-C20H,IGBT控制电路。2PSM调制的特性和功率模块工作原理PSM调制的工作特点和性能：如果某个功率模块关断，通路不会切断，一个所谓的空转二极管（FD）并联到每个功率模块，可以旁路所在模块的电流。某

4、个功率模块故障通常会被忽略，因为这将仅仅在调制度大于96%时有影响。如果调制度如此高，唯一的影响是调幅被限制在96%。这种影响用耳听很难辨出，故障的功率模块可在节目空隙时更换。如发射机不运行满载波功率，一个模块故障根本不会产生影响。已经提及，输出功率由单独合断一定数量功率模块产生。假设开始时输出电压为零，那么在某个时刻第一个功率模块被合上（它可以是52个功率模块中的任一个），输出电压会增加到一个台阶电压值。电流会流经关断模块的空转二极管，再经低通滤波器到负载。如果再需要合上模块，则输出电压会相应增加，输出电压可通过改变合上模块数量由零增加到

5、载波电压的2倍。脉阶调制器根据输入的音频信号计算瞬时要求的功率模块数。当无音频信号时，会产生射频末级输出载波功率需要的DC电压；取决于所加的音频信号，输出电压会在0至2倍DC载波电压之间变化，瞬时合上的功率模块数会在0值52之间变化。脉阶调制器控制系统监测所有功率模块以及它们的负载平衡情况。上面提到的方法显然不能提供符合要求的精确理想的输出电压，产生的误差必须补偿，这点是通过在粗台阶调制中插入PDM补偿。PDM脉冲幅度等于一个台阶电压，脉冲宽度与瞬时误差成比例。这些脉冲也是由用于粗调的功率模块产生。由此产生的开关频率用低通滤波器滤除。在射频

6、末级屏极得到理想的无失真幅度调制包络。可编程控制双功率模块的基本原理见图1，每块双功率模块由对应的PSM变压器次级线圈中的一组供电，经模块上的3相全波整流后得到直流电压（也可称为6脉动整流，对每个模块来说相当于3相半波整流）。模块上的电源接通后，模块上的电容开始慢速充电，此时所有功率模块上接触器（K1）都处于释放状态，约30秒后K1吸合，电容开始快速充电。模块上的电源断开后，电容（C）通过电阻（R）安全地放电。每个功率模块使用一个IGBT（绝缘门双极晶体管）作为开关元件，配合简单的外部电路就可以实现快速地合、断。IGBT控制单元（ZSE21

7、）控制开关元器件的合、断并对其进行实时监测。监测内容包括台阶电压、功率模块辅助电压、开关元件和功率模块输出电流等，如某个值超出允许值，控制系统会通过断开交流接触器（K1）来关断功率模块，IGBT控制单元（ZSE21）通过光纤连接到PSM控制系统，这些光纤除传输控制信号（合、断命令）外，也用于回传信息，使TSM控制系统任何时候都能得到功率模块的瞬时状态信息。3功率模块的软开关设计由于模块使用了大容量的电容组，在高电压直接充电时产生的浪涌电流只能靠模块上很小的电感分量来限制，在这种情况下保险将不会起到保护模块的作用，为避免充电时产生大的电流损坏

8、设备，模块采用了软开关电路见图2，当发射机处于STANDBY（待机）状态时模块通电，此时K1是断开的，整流二极管V8组成两个单相半波整流电路，先由2个单相半波整流电路经R21和R