珠海科達信30kVA電力穩(wěn)壓器故障分析和維修

周曉亮

（廣西廣播電視技術中心桂林分中心）

一、引言

桂林資源縣級臺站由于外電本身的質量以及輸送環(huán)境的影響，導致三相供電電壓波動較大，穩(wěn)定性不夠高，而且時常發(fā)生閃斷，因此，在機房前端作穩(wěn)壓濾波供電的電力穩(wěn)壓器穩(wěn)定、可靠地工作就顯得格外重要。該臺站使用的電力穩(wěn)壓器為珠?？七_信電子科技有限公司生產的SWY-030SB可控硅智能補償式穩(wěn)壓器，由于該設備常年工作于高山，每逢雷雨季節(jié)經常會出現一些故障，在安全播出方面存在巨大隱患。本文選擇一種比較普遍的故障現象進行分析，詳細介紹電力穩(wěn)壓器的結構和原理，重點分析該設備故障產生的原因并完成設備的修復工作。

二、故障現象

電力穩(wěn)壓器操作面板上八個LED狀態(tài)指示燈中的“旁路”、“故障”報警指示燈點亮，電力穩(wěn)壓器C相的保險管燒毀導致可控硅和觸發(fā)板無法工作，機柜內部散發(fā)一股淡淡的燒焦塑料的異味，更換好的保險管，上電測試一段時間之后依然燒斷。

三、電力穩(wěn)壓器的結構原理

電力穩(wěn)壓器的結構原理圖如圖1所示，其采用16位單片機構成控制核心，對輸入電壓Ui、輸出電壓Uo及負載電流If等信號的精確采樣，并進行A/D轉換后，由該16位單片機做出智能判斷，發(fā)出控制指令，通過雙向可控硅的導通組合以改變ΔU的極性及大小，實現對輸入電壓Ui補償，以保持輸出電壓Uo穩(wěn)定。

圖1 電力穩(wěn)壓器結構原理圖

（一）正補償：當輸入電壓Ui低于額定值時，TC次級電壓ΔU與Ui相加，Uo=Ui+ΔU （=220V）。ΔU的大小通過改變自耦變壓器TA的抽頭來獲得。

（二）負補償：當輸入電壓Ui高于額定值時，TC次級電壓ΔU與Ui相減，Uo=Ui-ΔU（=220V）。ΔU的大小同樣由TA的不同抽頭來獲得。

（三）零補償：當輸入電壓等于額定電壓時，TC初級通過交流電子開關短接（ΔU=0），自耦變壓器TA所有抽頭的交流電子開關均截止。此時Ui=Uo為零補償[1，2]。

圖2 CS60-12i01可控硅的原理圖及外形圖

四、故障檢查與維修（故障分析、定位與排除）

電力穩(wěn)壓器在廣播電視高山發(fā)射臺站的主要作用就是為發(fā)射機設備提供穩(wěn)定、可靠而且高質量的供電電源，同時提供負載短路、過流、過壓、欠壓、錯相、缺相等多種故障報警，當外部輸入電源暫時出現過流、過壓、欠壓、錯相、缺相故障時，電力穩(wěn)壓器能自動保護，當外部輸入電源恢復正常之后，其具有自動恢復功能。

首先目視檢查電力穩(wěn)壓器主控電路板、DC/DC開關電源、自耦變壓器、補償變壓器等，均沒發(fā)現明顯的異常，再根據電力穩(wěn)壓器C相的保險管燒毀這一故障現象，初步判斷故障大致發(fā)生在和C相輸入處理電路相關的可控硅和觸發(fā)板等。更換一個好的保險管之后，對電力穩(wěn)壓器上電測試，一開始對三相外電均能起到很好的穩(wěn)壓濾波作用，但過了一段時間之后，C相的保險管再次被燒斷，“旁路”、“故障”報警指示燈點亮。此時尚未能夠十分準確地對故障進行定位。

隨后圍繞C相的保險管的外圍相關電路進行重點檢測，在對可控硅觸發(fā)板的在線檢測過程中發(fā)現有一組型號為CS60-12i01的可控硅的陽極、陰極以及控制極均相互短路導通。CS60-12i01可控硅的原理圖及外形圖如圖2所示，它的功能不僅是整流，還可以用做無觸點開關，以快速接通或切斷電路，實現將直流電變?yōu)榻涣麟姷哪孀?，或將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等。當控制極G不加電壓時，陽極A、陰極C間加正向電壓不導通，加反向電壓也不導通，此時分別稱為正向阻斷和反向阻斷。當陽極、陰極間加正向電壓，控制極、陰極加一電壓觸發(fā)，可控硅導通，此時控制極去除觸發(fā)電壓，可控硅仍維持導通狀態(tài)，稱為觸發(fā)導通。要想判斷（不導通），只要電流小于維持電流即可，去除正向電壓也能關斷[3]。

由于可控硅觸發(fā)電路板設有多個CS60-12i01可控硅以及外圍器件，組成多組觸發(fā)電路，每組觸發(fā)電路主要由兩個CS60-12i01可控硅、一個型號為MOC3083的光耦、多個限流電阻、多個二極管以及其他基本原件組成，其等效電路原理圖如圖3所示，ABC三相可控硅觸發(fā)電路板實物圖如圖4所示。ABC三相可控硅觸發(fā)電路板實際上構成了電力穩(wěn)壓器結構原理圖中的交流電子開關陣列，該陣列的作用就是通過主控電路板的控制信號1以及控制信號2輸出相應的高電平或者低電平，使得其自身雙向的導通組合以改變ΔU的極性及大小，實現對輸入電壓Ui補償，從而達到進一步保持輸出電壓Uo穩(wěn)定的目的。

由于每組觸發(fā)電路基本相同，為了更加準確地進行故障定位，本文使用排除法對每組觸發(fā)電路的主要元器件的好壞進行逐一檢測。首先將模擬萬用表調到測電阻1K檔，再用黑表筆接MOC3083光耦的第一個引腳，紅表筆接第二個引腳，以此模擬主控電路板的控制信號1傳來一個高電平控制MOC3083光耦第4與第6腳的導通或斷開，以達到檢測MOC3083光耦好壞的目的。對每組觸發(fā)電路的MOC3083均進行上述檢測。

經逐一檢測確定，所有觸發(fā)電路的MOC3083光耦、二極管、電阻等均正常，由此可將故障最終定位在CS60-12i01可控硅上。但是，由于可控硅觸發(fā)電路板上所有的CS60-12i01的可控硅的陽極、陰極以及控制極均相互短路導通，而且多個CS60-12i01可控硅在電路的線路連接上有諸多公共點，因此無法判斷是哪個或者哪些CS60-12i01可控硅擊穿損壞。只能通過烙鐵將可控硅引腳一個一個焊開，斷絕其與電路板的電氣連接，進而用萬用表判斷其好壞。最終更換一批好的CS60-12i01可控硅之后，帶故障的穩(wěn)壓器得到修復，上電測試結果表明，其各項參數均正常。

五、小結

本機已經連續(xù)使用多年，線路可能存在一些老化或是腐蝕的情況，各關鍵點的線路和焊點也有可能存在開焊現象，因此在日后的例行檢修過程中，應當注重到這些關鍵模塊、芯片線路和焊點的監(jiān)測。另一方面，此次維修過程中，先是發(fā)現電路中存在燒保險現象，再根據該保險所在的輸入輸出電路，檢查出燒保險是可控硅和觸發(fā)板存在故障，從而對故障位置進行準確定位，進而徹底地修復帶故障的穩(wěn)壓器。最后，需注意定期對穩(wěn)壓器內部的灰塵進行清理，如果穩(wěn)壓器電路板上的灰塵多了，加上天氣潮濕等因素，時間長了就很有可能對電路板造成腐蝕。

圖3 一組可控硅和觸發(fā)等效電路原理圖

圖4 ABC三相可控硅觸發(fā)電路板實物圖