大功率相控阵雷达供电系统设计金明

大功率相控阵雷达供电系统设计金明

金明孙媛

(陕西黄河集团有限公司陕西西安710043)

摘要:相控阵雷达多采用天线阵列后接Ｔ/Ｒ组件布局，传统的集中供电方式不能满足Ｔ/Ｒ组件低电压、大电流的特征要求,采用了相控阵雷达的分布式供电设计方法。

关键词:相控阵雷达;Ｔ/Ｒ组件;分布式供电

引言

相控阵雷达[[]]越来越广泛应用，对供电电源系统提出了新的要求，由于相控阵雷达大量采用收/发（T/R）组件，高密度高可靠性电源系统是提高雷达工程应用的关键部分，应设计成中电压、大电流、高稳定度、高可靠性、且能够适应模块化结构要求的供电系统，且对阵面电源的体积、重量、散热提出了较高的要求。

1电源系统架构

T/R组件供电方式具有低电压、大电流的特征。相控阵雷达供电系统采用分布式供电分布式供电布局采用了逐级变换方式，供电系统由多级ＤＣ-ＤＣ变换器组成，电压逐级降低，电流逐级提升，避免了集中供电方式在低电压、大电流的应用场合的缺陷，提高了相控阵雷达的供电质量和可靠性。雷达系统总功耗约90kW,其中天线系统功耗70kW,根据相控阵的结构、T/R组件的类型以及各系统用电要求,雷达采用直流500V母线为各分系统供电,相控阵雷达电源系统框图如图1所示。

该雷达采用两级变换方式,将雷达输入AC380/50Hz，通过配电输出三相AC380V/50Hz交流电为二次冷却系统、俯仰方位系统、空调系统、调平系统供电，实现20kW输出,通过隔离变换输出DC500V，实现70kW输出，此为一级变换。再将5OOV直流电源通过DC-DC电源模块转换成T/R组件、波控组合所需的各种直流电压,此为二级变换。

图1相控阵雷达电源系统框图

2电源系统组成

2.1500V稳压电源

500V稳压电源[[]]输出功率太大,采用并联方式,组成框图如图2,从成本研制周期，以及减少对电网谐波污染等方面考虑，我们选用的带三相有源功率因素校正ＡＰＦＣ的AC/DC开关电源模块，功率10kW，效率可达98%,三相有源功率因素校正ＡＰＦＣ作用在于降低负载无功分量，提高相控阵雷达对于发电机组的负载功率因数。8组AC/DC开关电源模块并联方式供电,输出功率可达到70kW,满足天线系统要求。这种并联方式可靠性高,除了实现余度供电与不间断供电外，并联技术的应用获得了容错能力；电源系统各子系统之间相对独立，某个子系统的故障不会影响到整个供电系统；可以按照负载的重要程度的不同，实现各变换器的优化设计。

图2500V稳压电源组成框图

2.2T/R电源

该相控阵雷达阵面具有１344个２8Ｖ供电的氮化镓T/R单元通道，共计84子阵，依据阵面水冷设计结构及T/R供电要求，每个子阵配备1个T/R电源，T/R电源组成框图如图3所示，28V通道工作电流1.24Ａ，最大工作占空比为30％,效率为37%,5V通道工作电流0.2A,-5V通道工作电流0.05A，6V工作电流1A,出于实际成本及缩短研制周期的考虑，阵面T/R电源采用DC/DC变换器并联的形式组成大功率电源,鉴于T/R组件是射频脉冲输出，故又呈现为脉冲负载，这要求电源有较快的输出动态响应，所采用的变换器必须有很快的动态响应，功率密度高，性能稳定，可在一定范围内调节输出电压，可并联使用，具有欠压、过压、过流保护，以及模块告警功能。

图3T/R电源组成框图

3电源监控

阵面电源由于工作环境恶劣，工作电流大，为了能够使阵面电源可靠、稳定地工作，及时判断电源故障情况，因此在阵面电源中设计了电源监控系统，有效监控电源的工作状态，适时向遥控指挥台提供电源工作状态。

实际使用中工作状态稳定，能够很好的对电源进行控制，也能够及时地检测电源的输出母线电压及各个变换器的电流，能将故障定位到最小单元，即变换器。与显控台进行通讯。

4结束语

经过实践证明相控阵雷达分布式供电系统能够有效避免集中供电系统的缺陷，在满足负载电性能的同时，提高相控阵雷达的供电质量和可靠性。

参考文献:

[1]张光义相控阵雷达原理［Ｍ］北京：国防工业出版社，2009

[2]何亮，现代雷达，机载火控雷达分布式电源系统研究，2005年第27卷第8期

[3]朱成花，直流分布式电源系统子系统相互作用分析，南京，南京航空航天大学，2005

[4]叶慧贞，杨兴州，新颖开关稳压电源，第1版，北京：国防工业出版社，1999