SWY系列可控硅智能补偿式电力稳压器原理及维修实例

（广西广播电视技术中心桂林分中心）

引言

桂林分中心永福微波台位于距离永福县城13公里，海拔650米的白马山顶，输送到这里的外电本身为郊区的工业用电，稳定性不高，再加上输送环境的影响，尤其是雷雨天气，导致外电经常不稳定甚至闪断，因此，电力稳压器的配置就显得尤为重要。目前市场上知名度较高的稳压器品牌有德力西电气、正泰CHNT、鸿宝HOSSONI等，永福微波台选取的是专门生产交流稳压器厂家——珠海科达信电子科技有限公司SWY系列可控硅智能补偿式电力稳压器。该公司1997年自主成功研制开发出国内第一台“可控硅步进调压式无触点电力稳压器”，并于2005年通过了国家广播电影电视总局组织的设备入网认证。

1 SWY系列可控硅只能补偿式电力稳压器工作原理简介

该控制核心为16位单片机系统，通过对输入电压Ui输出电压Uo及负载电流If等信号的精确采样，A/D转换，由单片机做出智能判断发出控制指令，再通过双向可控硅的导通组合来改变△U的极性及大小，实现对输入电压Ui补偿，保持输出电压Uo稳定。

1.正补偿；当输入电压＜额定值，Uo=Ui+△U；

2.负补偿；当输入电压＞额定值，Uo=Ui-△U；

3.零补偿；当输入电压＝额定值，Ui＝Uo，即△U＝0，此时TC初级短接。

以上△U的大小通过改变自耦变压器TA的抽头来获得，额定值一般指220V。

图1 单补偿加自耦抽头式无触点稳压器系统原理图（单相）

自耦变压器为多个固定抽头单线圈变压器，5组电压，相邻两个抽头之间的电压为44V（44V×5＝220V）,由单片机系统通过触发板智能控制双向可控硅通断状态来改变抽头位置，实现多种输出电压的组合，为补偿变压器初级绕组提供多种输入电压，进而实现改变Tc次级补偿电压△U。

B相（图2中），双向可控硅从上往下依次为SCRB0、SCRBZ1、SCRBZ2、SCRBF1、SCRBF2 ；

图2 稳压器背面（箱门开）

C相（图2左），双向可控硅从上往下依次为SCRC0、SCRCZ1、SCRCZ2、SCRCF1、SCRCF2。

图3 稳压器正面（箱门开）

A相（图3左），双向可控硅从上往下依次为SCRA1、SCRA2、SCRA3、SCRA4、SCRA5 ；

B相（图3中），双向可控硅从上往下依次为SCRB1、SCRB2、SCRB3、SCRB4、SCRB5。

由于稳压器三相独立工作，以单相为例，分析稳压器范围为±20%Ue（176V—264V），稳压精度为±2%Ue时可控硅的导通状态及补偿电压的变化情况（Ue为额定值200V）：

当输入电压为264V，可控硅SCRF1 F2、SCR5依次导通，补偿电压为－20%Ue；

当输入电压为253V，可控硅SCRF1 F2、SCR4依次导通，补偿电压为－16%Ue；

当输入电压为246V，可控硅SCRF1 F2、SCR4依次导通，补偿电压为－12%Ue；

当输入电压为238V，可控硅SCRF1 F2、SCR3依次导通，补偿电压为－8%Ue；

当输入电压为229V，可控硅SCRF1 F2、SCR2依次导通，补偿电压为－4%Ue；

当输入电压为220V，可控硅SCR0导通，补偿电压为0；

当输入电压为211V，可控硅SCRZ1 Z2、SCR1依次导通，补偿电压为＋4%Ue；

当输入电压为202V，可控硅SCRZ1 Z2、SCR2依次导通，补偿电压为＋8%Ue；

当输入电压为194V，可控硅SCRZ1 Z2、SCR3依次导通，补偿电压为＋12%Ue；

当输入电压为185V，可控硅SCRZ1 Z2、SCR3依次导通，补偿电压为＋16%Ue；

当输入电压为176V，可控硅SCRZ1 Z2、SCR5依次导通，补偿电压为＋20%Ue；

图4 可控硅单相分布图

如图4中，补偿变压器上端为初级线圈，下端为次级线圈，输入电压接近额定值220V时，电压无需补偿，补偿变压器次级线圈短接（SRAO导通，若为B、C相，则是SRBO、SRCO导通）。通俗地说，补偿变压器初级线圈感抗很大，在次级线圈两端开路时，通直流、阻交流（外电为50Hz交流），而次级线圈两端短接时，初级线圈相当于一根导线，无压降，自耦变压器两端电压等于输入电压，此时自耦变压器初、次级线圈1:1接入即可。

2 电力稳压器故障

2.1 故障现象

稳压器房散发出塑料烧焦的气味，经查实，变压器B相的自耦变压器线圈发热，用测温枪测得温度高达212℃，A相及C相的自耦变压器线圈为60℃。以前正常情况下，测得自耦变压器线圈的温度为45-50℃。再观察参数得知B相及C相不能实现稳压，B相输入210V,输出206V,C相输入230V，输出230V。

2.2 处理过程

首先将电力稳压器打到外电直通档，避免稳压器故障扩大，也便于检修。根据经验，在电路能通、控制面板也能显示，而不能实现稳压的情况下，可能是稳压器的可控硅电子开关SCR及与其相连的触发板出了问题。因为要检查触发板，既要测试其与SCR断离时的电学参数，也要测试其与SCR连接时的电学参数，考虑到设备元件组装的顺序，先从触发板着手。

2.2.1 检查触发板

该触发板为5WD918RJ，每个SCR开关需要一块触发板来提供控制电子开关通断的信号电压，稳压器每相10个SCR电子开关，三相共计30个（实际安装中，稳压器每相正背面各5个），30个SCR电子开关对应有30块触发板。根据经验，触发板上的二极管4007最易出现问题。正常情况下，触发板与可控硅连接时，触发板上的4007二极管两端电阻为18欧姆左右；与可控硅断离时，则为1K欧姆左右。

直接用万用表测试各触发板与可控硅未断离时4007二极管两端阻值，测得与SCRB0相连接的二极管4007两端阻值接近为0，正常应为18欧左右，发现问题！

测得其他各触发板4007二极管两端阻值为16.5—19.5欧，视为正常；

接下来，先拍照（便于拆后重装），拔掉触发板与可控硅相连接的线头，再次测试触发板各电学参数（触发板与可控硅断离状态）：

测得上述存在问题的那块触发板的4007二极管两端阻值也近似为0，正常值应为1K左右，问题再次被证实。

测得其他触发板4007二极管两端阻值为960—1100欧，视为正常。

2.2.2 检查双向可控硅电子开关SCR

拔掉所有可控硅电子开关（SCR）之1、2、3、4、5、6、7触点上的线头（包括连接铁片），用万用表测了每一个可控硅电子开关自身各触点之间的电阻情况：

测量发现各SCR开关1、2、3触点之间阻值为10—20兆欧，正常值为大于10兆欧，无问题；但SCRB1、3和SCRC3、5开关的1与2、1与3之间的阻值都为0，有问题！

测量发现各SCR开关5和2、7和1触点之间阻值约为0，正常阻值也皆为0，无问题；

测量发现SCRBZ1开关的4和5触点之间阻值为202欧，6和7触点之间的阻值为为10兆欧级别以上；正常情况，4和5、6和7触点之间阻值应皆为17欧姆左右，由此判断有问题；

测量SCRCF2开关4和5触点之间阻值为5欧，6和7触点之间阻值为10兆欧级别；正常情况，4和5、6和7触点之间阻值应皆为17欧姆左右，由此判断有问题；

图5 触发板和可控硅实物图

图6 SCR电子开关电路图

测量其他各SCR开关4和5、6和7之间阻值为16—19欧姆，正常情况，其值应皆为17欧姆左右。无问题。

综上可知，B相的可控硅电子开关SCRZ1（即SCRBZ1）、SCRB1、3和C相的可控硅电子开关SCRF2（即SCRCF2）、SCRC3、5存在问题！

该完好的电子开关（SCR）型号为SKKT 106/16E，正常情况自身各检测点之间阻值复述如下：

1)4与5触点之间、6和7触电之间阻值约为17欧姆

2)1、2、3触点之间阻值应大于10兆欧

3)5和2触点、7和1触点之间阻值为0

2.2.3 更换存在问题的触发板和可控硅电子开关

拆解下存在问题的触发板和可控硅电子开关，将该触发板上的4007二极管用电烙铁取下，用万用表测试，发现其正如料想的一样双向导通了。找到备用二极管，测得正向导通，反向截止，视为二极管是好的，焊接到触发板上，测试其两端阻值为991欧，和正常值1K已非常接近。

找来备用可控硅，通过测试找到参数最佳的（4和5、6和7触点之间阻值没法达到理论最好的17欧，而是19欧）。将触发板和可控硅都安装到稳压器上，并接好所有连线。测得各触发板与相应可控硅连接时，4007二极管两端阻值在17.1—19.5欧的范围，与理论18欧一致。

检查确认无误之后，再量自耦变压器线圈的阻值也正常，为及时恢复工作，试机先将稳压器由外电直通档拨至工作档，但是自耦变压器线圈瞬间先发出爆裂声，接着冒出可怕的电火花，自耦变压器线圈被击穿起火，关断稳压器再检查，自耦变压器烧废。

分析原因：从图四可知，自耦变压器线圈电流的大小取决于负载的大小，负载为零其电流亦几乎为零。检修之前SCRB1、3和SCRC3、5开关的1与2、1与3之间的阻值都为0，也就是说，这四个开关任何时候都是导通的，不受触发板的电平控制。自耦变压器的线圈各级之间形成了短路，等于线圈变短了，阻抗大大的降低，此时负载为零，线圈仍能一定程度导通，负载变大，电流变得更大大，产生高温，在长时间高温工作下，线圈被烧坏了。第一次打为外电直通之前，线圈虽然高温发热，但绝缘层还起作用并未完全短路。当断电后，在冷却过程，铜线和绝缘层之间结构发生变化，现在不仅仅是线圈变短了，线圈变成了一堆铜丝无绝缘的绞在一起，相当于一个节点，“线圈”两端直接无感抗导通，一通电就短路烧毁了。再次检查除自耦线圈已经烧毁之外，B相一个RO14 10Aφ8.5×31.5mm熔断体（保险）不能导通，已烧坏，其它元器件一切正常。

最后，更换已烧毁自耦变压器线圈和保险管，可控硅智能补偿式电力稳压器完全修复。

3 结束语

根据以上故障维修得出经验，当设备不能正常工作时，可能不止一个地方有问题，需要我们胆大、心细的解决它。设备在工作状态下，出现问题的几率其实并不是最大的，最容易出现问题的往往是设备电流冲击最大的关开机之时。发射机也一样，相比稳压器而言，它们开关机的频率高多了，我们更加要引起重视。另外，单补偿加自耦抽头式无触点稳压器，虽然稳定性高，但其零部件也是容易损坏的。在日常的工作中要确保其设备工作稳定得在各方面做好防护工作，比如通风散热，除尘和防雷等等方面。

[1]上海市冶金工业局. 双向可控硅及其应用[M]. 冶金工业出版社, 1985.

[2]山东建筑材料工业学院. 可控硅技术[M]. 中国建筑工业出版社, 1982.