科龙6KVA UPS电源故障检修一例

2018-05-09

视听 2018年4期

(广西广播电视技术中心桂林分中心)

1 科龙6KVA UPS电源的工作原理

科龙6KVA UPS电源是一款双变换在线式UPS电源，由整流器、充电器、蓄电池、逆变器等几部分组成，它是一种以逆变器供电为主的电源形式。当市电正常供电时，市电一方面经充电器给蓄电池充电，另一方面经整流器变成直流后送至逆变器，经逆变器变成交流后再送给负载。仅仅在逆变器出现故障时，才通过转换开关切换为市电旁路供电。其原理框图如图1所示。

该UPS电源至今在直属台和县级台站已使用多年，且有的台站是放在机房，夏天温度较高，目前也陆续出现一些故障，现就我们日常维护工作中碰到的一例故障检修过程写出来与大家分享。

2 故障现象

UPS主机面板上的“LINE”和“BYPASS”指示灯亮，而“INV”指示灯不亮，UPS不能正常工作，且靠近主机就闻到电路板烧焦的气味。

3 检修过程

从故障现象和闻到电路板烧焦的气味判断，该UPS电源不能逆变输出只有旁路输出，故障点应该在逆变器电路里并且伴有元器件烧毁。于是关机拆开上面板，观察发现主控板IGBT模块PWM驱动电路部分二极管D9和D22（是IGBT模块1中另一只IGBT管驱动电路里的）引脚处的电路板已严重烧焦碳化，其旁边的电解电容C7（220UF/50V）也有点鼓包，用万用表测量两只二极管已损坏击穿。根据实物画出IGBT模块PWM驱动电路如图2所示。

图1 科龙6KVA UPS电源工作原理框图

图2 主板PWM部分放大电路图

PWM脉冲信号从光耦IC9（A4504）②脚输入⑥脚输出，经过Q1、Q2、Q3、Q4和Q6等元器件组成的电路进行处理放大从Q1的发射极输出到插座CN7的②③脚再通过连线送到IGBT模块1（如图3所示）。从主板CN7送来的PWM信号使模块1的G1管和模块2的G2管导通，在变压器初级形成正半周电压；从主板CN10送来的PWM信号使模块2的G1管和模块1的G2管导通，在变压器初级形成负半周电压。从图2可以看出D9、C7与开关变压器T其中一个绕组产生23V直流电源给该电路供电；而由R40、D8（5V稳压管）和C10产生的5V直流电源给光耦IC9（A4504）供电。由于D9损坏击穿，说明通过其电流应该超过额定电流，所以更换之前先测量C7两端间的电阻是否有短路，确认无短路后顺便在路检查测量该电路的三极管、二极管及阻容元件，确认无异常后用小刀把D9、D22引脚处已严重烧焦碳化的电路板刮干净，更换了D9 、D22（1.5A/600V快恢复二极管）和C7。然后通电开机，主机面板上的“LINE”和“INV”指示灯亮风扇转动（此时未加负载），说明逆变器电路已经正常工作，空载工作二十分钟关机手摸D9与另外三路的二极管温度比较差不多，于是再次开机并且逐步增加负载到所有负载开启，查看显示屏上的输出电压和输出频率都正常，可是2分钟左右突然听到很大的变压器铁芯震动的“嗡嗡”声，几秒钟后听到“叭”一声响同时看到侧面55A保险管处有火花，随后主机面板上的指示灯变成“LINE”、“BYPASS”和“FAULT”几个指示灯亮，而“INV”指示灯灭了，并且同时出现报警声，于是马上关机，把主机拆下来详细检查。检查发现55A保险管已经烧断，根据以前检修过的案例，55A保险管烧断很可能是IGBT模块烧坏击穿导致，因此检查了两块IGBT模块，确认没有损坏。接着检查IGBT模块PWM驱动电路，发现D9再次烧坏击穿而D22没有损坏，同时损坏的还有Q1（型号为TIP142的达灵顿管）。再次换上新的55A保险管、Q1（TIP142）和D9（3A/600V快恢复二极管）。然后通电开机主机面板上的“LINE”和“INV”指示灯亮风扇转动（此时未加负载），说明逆变器电路已经正常工作，于是接上一台卫星接收机和一台20英寸的液晶电视机（应该不到100W）做负载输出也正常。后来找来一个有五面发热管（每面400W）的电烤炉做负载测试，当开一面发热管时，主机变压器马上发出铁芯震动的“嗡嗡”声，出现这种异常声音说明逆变器工作时变压器初级形成正半周电压时IGBT管的电流与变压器初级形成负半周电压时IGBT管的电流不平衡，我们可以通过测量IGBT管的驱动电压来确认。开机后空载测量四个IGBT管的GE电压基本都是5V，当开一面发热管时出故障这一路GE电压下降到3V左右，而其它三路基本不变，说明故障还是出在驱动电路即图3里面。于是重点检测图3各个三极管及光耦各脚的电压，跟其它三路比较没有多大差别，测量23V、5V电源电压，23V正常5V为4.7V，而其它三路都是5V。该5V电源是由5.1V稳压管D8与R40、C10等产生的，检查D8、R40正常，怀疑电解电容C10有问题，于是在C10两端并上一只100UF/50V的电容后再测量5V正常，此时开启一面电烤炉没有“嗡嗡”声了，接着再增加一面（此时功率为800W）面板指示负载率为17%，工作一小时后再增加一面（此时功率为1200W）面板指示负载率为27%，这和在台站使用时的真实功率相当，连续工作3个小时后都正常，说明故障是这只电容变质导致，关机用一只新的100UF/50V电容更换那只100UF/25V电容故障排除。