摘要：恒流调光器是机场助航灯光系统中的主要控制设备，除了用以开启，关闭助航灯具之外，该设备的主要功能是保持灯光回路的电流值保持恒定，以及监测和诊断灯光系统的运行状态和故障情况。恒流调光器，升压变压器，隔离变压器，助航灯具共同组成机场助航灯光照明调光系统，用于目视引导飞机的进近着陆。恒流调光器一旦发生故障，将会直接影响到助航灯光系统的正常运行，所以恒流调光器运行的正常与否，是保障助航灯光系统正常运行的关键。本文以西安飞豹科技公司生产的HCR型可控硅恒流调光器实际故障的诊断与排除为例，重点对该设备的故障原因和排故过程进行阐述。
关键词：恒流调光器；升压变压器；隔离变压器
1 引言
机场助航灯光照明调光系统主要组成部分是：恒流调光器，升压变压器，隔离变压器和灯具。
恒流调光器是一种恒值自调系统，主要功能是根据不同的气象条件控制灯光回路的输出电流保持恒定，通过保持回路的电流恒定使助航灯光稳定在不同的亮度等级，以满足引导飞机的需要。
2 HCR型助航灯光恒流调光器构成与工作原理
2.1 HCR型恒流调光器构成
HCR型恒流调光器除了主电路板，一体化供电模块以外，主要由三块电路板组成：
1.主电路：断路器，快速熔断器，可控硅模块，交流接触器，升压变压器。
2.单片机控制电路板（主控板）：安装系统控制核心部件。
3.绝缘监测板：灯光回路绝缘电阻采用信号放大，隔离并传输给主控板。
4.触发板：触发信号隔离及传输。
5.滤波器：对外部干扰信号滤波降扰[1]。
主电路是调光器强电部分，其他四个部分由弱电器件组成，起检测控制功能。
2.2 HCR调光器功能及基本原理
2.2.1调光器各部分功能
1.调光器主电路主要完成可控硅相控调压，控制升压变压器输出电流。
2.触发板：接收处理来自主控板的集成触发电路发送的触发信号以触发可控硅模块。
3.绝缘监测板：对灯光回路电缆的绝缘电阻采样信号（H11，H12输入）放大，隔离并传送给主控板（JJKCY，JY+，JY-输出）。
4.主控板：微机控制系统以C8051单片机为核心。
2.2.2调光器工作原理
HCR型调光器属于可控硅相控调压恒流调光器，整体上可以分为测量检测部分，控制部分和执行部分。
检测部分包括位于升压变压器输出回路的电流互感器 TA、主电路内的电压传感器 TV、同步变压器 T2；控制部分图中已做标注（集成于主控箱内）；执行部分包括反并联可控硅模块 VT（可视为调光系统的功率放大器）、交流接触器 KM、中间继电器（图中未标明）升压变压器 TM。
调光器工作电路可以分为以下几种主要电路：
1.主电路：将输入电压变换到调光器所需的输出电压。
2.同步电路：通过过零检测电路给出和主电路工作电压相一致的基准电压作为移相基准。
3.触发电路：将移相脉冲放大、隔离、触发可控硅导通。
4.信号采样电路：完成电流或电压信号的高低压变换、高低压隔离和交直流转换，成为与被调电量等效的直流电压。
5.恒流调整电路：完成给定电流和输出电流的比较及满足一定精度、速度的恒流调节。
在微型计算机中预先设置好给定的灯光电信号，并可以通过脉冲调宽电路来进行导通角的控制，在可控硅的导通角发生变化之后，会使得该升压变压器中的输出电压也相应的发生变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当电信号越强时，该变压器中输入电压也就越大，这也就使得灯光回路中电流得以增大，并使得灯泡变得越来越亮。在这种情况下，给定一定的灯光信号，其灯光的亮度也就会保持一致。一般会在微机中进行光强等级的预先设计，这样就能够使得该灯光回路显示出几个固定等级的光强。
调光器的工作原理可以总结为恒流原理。升压变压器副边电流经电流传感器取样作为反馈电流，通过幅度和波形变换，经 A/D 转换后输入控制计算机，单片机随时将该信号与设定的标准电流值比较，经计算产生与电源电压周期一定相位关系的触发脉冲控制可控硅导通，通过控制回路电压达到调整回路电流。主控板上的触发电路将 C8051 单片机输出的移相脉冲进行放大、隔离，经过触发板后输入至可控硅[3]。微机控制系统则是根据反馈信号进行恒流控制、在状态异常时报警并采取保护措施等。其中心控制单片机 C8051 是整个闭环自控系统的关键，主要执行控制主电路电流、电压、回路参数检测以及故障处理等功能。调光器的任何一个工作环节）出问题都会使控制电路在无法及时获取信号或者获取的电参量超出系统预设的正常值时发出报警并采取措施关闭设备。
3 HCR 恒流调光器故障实例
3.1 故障经过
2016年某日值班员接到塔台管制员通知开启“南跑道边灯2回路”调光器。刚闭合设备开关，接触器吸合，此时显示屏电压、电流值（升压变输入电压和输出电流）出现波动。大约过了不到1 秒，调光器突然蜂鸣报警，显示屏指示“过流”故障，接触器跳开，回路不能正常开启。关闭调光器，过了10秒钟再次开启设备，这次刚一通电设备直接报警，接触器不吸合，显示“过流”，关闭设备，确认发生了故障。为了不耽误开灯，迅速将灯光回路切换至备用机，备机开启运行正常，证明是原调光器的出了故障。
3.2 故障处理
查阅设备说明书得知，调光器故障显示“过流”是指升压变输出回路电流超过额定电流的 5%以上。调光器输出回路电流是通过 TA采集输入主控板的，再由主控板发出触发脉冲经触发板处理后触发可控硅导通。所以有以下可能：
（1）TA 故障，传输给主控板错误的电流测量值。
（2）主控板故障，不能正常发出触发信号。
（3）触发板故障，不能正常传导触发信号。
（4）可控硅模块故障，不能按正常的导通角导通，使升压变输入功率过大。依次将 TA 和主控板更换，开机试验故障仍在；更换触发板，开机试验正常，故障排除。
3.3 故障机理
触发板的作用是将主控板发出的可控硅触发脉冲进行处理后直接触发可控硅模块接通主电路。它是触发可控硅导通的最后一环，也是最后执行环节。为了更好地弄清楚此次故障的发生机理，有必要将HCR型调光器触发可控硅导通的工作过程做一分析。
由 C8051 发出的触发脉冲经由达林顿管 ULN2803AG 隔离、放大后，再通过三极管 TIP137 和电阻、电容组成的共集电极电路放大，经 XS7 接口送入触发板。送入触发板的脉冲信号通过脉冲变压器隔离，再经 D1、D2 整流，R1、R2 限流，以及电容滤波环节后形成最终的触发信号。观察故障触发板后发现，板内的电阻、电容器件外观没有明显碳化痕迹，将器件取下后测量正常。将脉冲变压器焊下，用万用表测 1-6、2-3、4-5 三对接点均是导通的，故可以推断故障点最有可能发生在整流二极管当中。分别测 4 个二极管的通断，发现 D3的反向电阻为 0，已被击穿。将与 D3 同型号的二极管换上后将板子再重新接入调光器，试机运行正常。对电路进行分析后得到结论：D3 管被击穿造成该路触发脉冲经 D1 管直接流回变压器，使 SCR1可控硅被短路无法获得触发信号。主控板检测到可控硅模块不能触发后将其封闭并报警。
4 结论
HCR型恒流调光器是机场助航灯光系统很重要的调光设备，其本身兼有强电和弱点设备的特点。尽管HCR型恒流调光器内部构造复杂，但我们必须熟悉其内部运行原理，在全面准确地掌握设备情况的基础上排故，才能够真正做到理论联系实际，保障助航灯光正常工作。
参考文献：
[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999.6.
[2] 曹先，高淑玲.助航灯光专业知识[J].中国民航，2001（5）.
[3] 高淑玲，王云岭.机场目视助航设施[J].天津科学技术，2004（7）.
作者简介：
刘立平（1990.--）；性别：男，籍贯：陕西渭南人，学历：本科，毕业于中国地质大学（武汉）；现有职称：工程师；研究方向：机场助航灯光管理。
论文作者:刘立平,单少帅
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30