雷达的配套设备控制电路数字化设计方案

汽油发电机组是某型雷达的配套设备。由于机组工作时的强烈振动易使电位器调定位置改变，引起保护电路的基准发生变化，使机组不能正常工作。

　　现代电子产品中越来越多地采用数字电路和计算机程序控制。数字电路的优点是抗干扰能力强、工作稳定，可有效避免因元器件参数变化造成的设备性能下降。采用计算机程序控制后，可以将必要的参数固化在程序中或存储在非易失性存储器中，从根本上解决了因设置基准变化造成的工作异常。因此，针对某型汽油发电机组在使用中发现的问题，提出了采用数字电路和计算机程序控制对机组控制保护电路进行改进设计。

　　1 设计分析

　　1.1 控制保护电路原理框图

　　某型汽油发电机组控制保护电路原理框图如图1所示，PWM控制时序如图2所示。

　　图1 控制保护电路原理框图

　　图2 PWM控制时序

　　1.2 控制保护过程分析

　　(1)输出电压设置。

　　图2中基准电压为箝位电压。如图2所示，当调节电压设置电位器使设置电压上升或下降时，控制比较器输出脉冲将变宽或变窄，发电机励磁绕组导通时间随之变化，发电机输出电压也将按比例上升或下降，直至到达稳定状态。

　　(2)输出电压稳定。

　　发电机输出电压，经电压互感器取样后反馈到控制比较器。当设置电压固定且没有负载变化引起输出电压变化时，控制比较器将输出宽度固定的脉冲控制激励管和功率管接通励磁绕组。由于励磁绕组导通时间固定，输出电压处于一个稳定值。

　　再如图2所示，当发电机输出电压发生变化时，由于基准电压与设置电压不变，控制比较器将调整输出脉冲宽度，最终将使输出电压重新稳定在设置值上。

　　(3)输出保护。

　　发电机输出电压与输出电流，经电压互感器和电流互感器取样后接入到保护比较器。当发电机输出电压高于预置的输出电压上限或低于预置的输出电压下限、输出电流大于预置的输出电流上限时，保护比较器的输出强行使激励管截止，控制比较器输出信号无效，励磁绕组导通控制功率管无输入激励信号也处于截止状态，使励磁绕组无励磁电流，发电机停止输出。

　　1.3 自动控制原理分析

　　综上所述，某型汽油发电机组控制保护电路，是一个典型的一阶闭环自动控制系统。由于在控制比较器输入端引入了主要由负载变化引起的输出扰动，所以是一个基于扰动补偿的一阶复合闭环自动控制系统。发电机组控制保护电路自动控制原理框图，如图3所示。

　　图3 机组自动控制原理框图

　　图中，输入：系统输入是控制面板上的(输出调整)电位器产生的设置电压Vs。输出：系统输出是机组发电机输出电压Vo。扰动：系统扰动包括机组发电机输出电流变化、机组发动机转速变化、温度变化和其他引起机组发电机输出电压变化的因素。其中机组发电机输出电流，Io变化是主要外部扰动信号。

　　2 改进电路设计

　　改进电路设计采用A/D变换器对设置电压Vs、输出电压Vo和发电机负载I/O进行数字量化;采用MCU进行数据处理;E2PROM完成参数保存。改进的发电机组控制保护电路组成框图，如图4所示。