雷達電源保護電路設計

0 引言

隨著相控陣雷達技術的迅速發展，相控陣雷達技術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射機電源，由原來的大功率發射機電源改為向各個T/R組件供電，雷達的二次電源數量明顯增多，電源系統越來越復雜，故障率明顯增多.由于軍用雷達常常工作在惡劣環境下，雷達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鍵.國內采用的保護技術，解決方案多數是在線路入口處設置斷路器，當線路過壓或欠壓時切斷線路，而當電壓恢復正常時需手動使斷路器復位.

本文在分析了相控陣雷達陣面電源的特點以及傳統雷達電源保護電路基礎上，設計了簡單實用的雷達電源保護電路，實現了雷達一次電源故障中的過.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.可實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 電源系統簡介

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

2 基本參數確定

2.1 門限電壓定義

在電源故障報警技術指標中，報警電路的窗口電壓(上，下門限電壓)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，同時激活報警電路到工作狀態，由報警器發出信號報警(如聲，光等)，或將報警信號送入上位機做后續處理，這個電壓值就稱作門限電壓.

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值為U0 ,報警器的門限電壓為Ug ,則有如下關系表達式：

用Us 表示過壓門限電壓;UL 為欠壓門限電壓.則：

式中：ε0 是對報警電路系統指標重要影響的參數.

下面根據某型號雷達技術指標確定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行報警.ε0 可由用戶根據需求以及報警電路所需技術指標所確定，設計者可根據用戶對電源報警的需要去確定ε0.U0 ,進而確定報警電路的窗口電壓.

圖2為報警參數曲線圖.

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限電壓臨界值之外變化時，報警電路所根據實際情況所反映出的靈敏程度.這一指標主要取決于運放開環直流差模增益，實際應為差分放大的兩個輸入電壓( Ao d 在理想的運放中應為無窮大)，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，調整Δ(Vi1 – Vi2) 的值，可以保證報警器的靈敏度.