珠海科达信30kVA电力稳压器故障分析和维修

2019-06-22周晓亮

视听 2019年5期

周晓亮

（广西广播电视技术中心桂林分中心）

一、引言

桂林资源县级台站由于外电本身的质量以及输送环境的影响，导致三相供电电压波动较大，稳定性不够高，而且时常发生闪断，因此，在机房前端作稳压滤波供电的电力稳压器稳定、可靠地工作就显得格外重要。该台站使用的电力稳压器为珠海科达信电子科技有限公司生产的SWY-030SB可控硅智能补偿式稳压器，由于该设备常年工作于高山，每逢雷雨季节经常会出现一些故障，在安全播出方面存在巨大隐患。本文选择一种比较普遍的故障现象进行分析，详细介绍电力稳压器的结构和原理，重点分析该设备故障产生的原因并完成设备的修复工作。

二、故障现象

电力稳压器操作面板上八个LED状态指示灯中的“旁路”、“故障”报警指示灯点亮，电力稳压器C相的保险管烧毁导致可控硅和触发板无法工作，机柜内部散发一股淡淡的烧焦塑料的异味，更换好的保险管，上电测试一段时间之后依然烧断。

三、电力稳压器的结构原理

电力稳压器的结构原理图如图1所示，其采用16位单片机构成控制核心，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，并进行A/D转换后，由该16位单片机做出智能判断，发出控制指令，通过双向可控硅的导通组合以改变ΔU的极性及大小，实现对输入电压Ui补偿，以保持输出电压Uo稳定。

图1 电力稳压器结构原理图

（一）正补偿：当输入电压Ui低于额定值时，TC次级电压ΔU与Ui相加，Uo=Ui+ΔU （=220V）。ΔU的大小通过改变自耦变压器TA的抽头来获得。

（二）负补偿：当输入电压Ui高于额定值时，TC次级电压ΔU与Ui相减，Uo=Ui-ΔU（=220V）。ΔU的大小同样由TA的不同抽头来获得。

（三）零补偿：当输入电压等于额定电压时，TC初级通过交流电子开关短接（ΔU=0），自耦变压器TA所有抽头的交流电子开关均截止。此时Ui=Uo为零补偿[1，2]。

图2 CS60-12i01可控硅的原理图及外形图

四、故障检查与维修（故障分析、定位与排除）

电力稳压器在广播电视高山发射台站的主要作用就是为发射机设备提供稳定、可靠而且高质量的供电电源，同时提供负载短路、过流、过压、欠压、错相、缺相等多种故障报警，当外部输入电源暂时出现过流、过压、欠压、错相、缺相故障时，电力稳压器能自动保护，当外部输入电源恢复正常之后，其具有自动恢复功能。

首先目视检查电力稳压器主控电路板、DC/DC开关电源、自耦变压器、补偿变压器等，均没发现明显的异常，再根据电力稳压器C相的保险管烧毁这一故障现象，初步判断故障大致发生在和C相输入处理电路相关的可控硅和触发板等。更换一个好的保险管之后，对电力稳压器上电测试，一开始对三相外电均能起到很好的稳压滤波作用，但过了一段时间之后，C相的保险管再次被烧断，“旁路”、“故障”报警指示灯点亮。此时尚未能够十分准确地对故障进行定位。

随后围绕C相的保险管的外围相关电路进行重点检测，在对可控硅触发板的在线检测过程中发现有一组型号为CS60-12i01的可控硅的阳极、阴极以及控制极均相互短路导通。CS60-12i01可控硅的原理图及外形图如图2所示，它的功能不仅是整流，还可以用做无触点开关，以快速接通或切断电路，实现将直流电变为交流电的逆变，或将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等。当控制极G不加电压时，阳极A、阴极C间加正向电压不导通，加反向电压也不导通，此时分别称为正向阻断和反向阻断。当阳极、阴极间加正向电压，控制极、阴极加一电压触发，可控硅导通，此时控制极去除触发电压，可控硅仍维持导通状态，称为触发导通。要想判断（不导通），只要电流小于维持电流即可，去除正向电压也能关断[3]。

由于可控硅触发电路板设有多个CS60-12i01可控硅以及外围器件，组成多组触发电路，每组触发电路主要由两个CS60-12i01可控硅、一个型号为MOC3083的光耦、多个限流电阻、多个二极管以及其他基本原件组成，其等效电路原理图如图3所示，ABC三相可控硅触发电路板实物图如图4所示。ABC三相可控硅触发电路板实际上构成了电力稳压器结构原理图中的交流电子开关阵列，该阵列的作用就是通过主控电路板的控制信号1以及控制信号2输出相应的高电平或者低电平，使得其自身双向的导通组合以改变ΔU的极性及大小，实现对输入电压Ui补偿，从而达到进一步保持输出电压Uo稳定的目的。

由于每组触发电路基本相同，为了更加准确地进行故障定位，本文使用排除法对每组触发电路的主要元器件的好坏进行逐一检测。首先将模拟万用表调到测电阻1K档，再用黑表笔接MOC3083光耦的第一个引脚，红表笔接第二个引脚，以此模拟主控电路板的控制信号1传来一个高电平控制MOC3083光耦第4与第6脚的导通或断开，以达到检测MOC3083光耦好坏的目的。对每组触发电路的MOC3083均进行上述检测。

经逐一检测确定，所有触发电路的MOC3083光耦、二极管、电阻等均正常，由此可将故障最终定位在CS60-12i01可控硅上。但是，由于可控硅触发电路板上所有的CS60-12i01的可控硅的阳极、阴极以及控制极均相互短路导通，而且多个CS60-12i01可控硅在电路的线路连接上有诸多公共点，因此无法判断是哪个或者哪些CS60-12i01可控硅击穿损坏。只能通过烙铁将可控硅引脚一个一个焊开，断绝其与电路板的电气连接，进而用万用表判断其好坏。最终更换一批好的CS60-12i01可控硅之后，带故障的稳压器得到修复，上电测试结果表明，其各项参数均正常。

五、小结

本机已经连续使用多年，线路可能存在一些老化或是腐蚀的情况，各关键点的线路和焊点也有可能存在开焊现象，因此在日后的例行检修过程中，应当注重到这些关键模块、芯片线路和焊点的监测。另一方面，此次维修过程中，先是发现电路中存在烧保险现象，再根据该保险所在的输入输出电路，检查出烧保险是可控硅和触发板存在故障，从而对故障位置进行准确定位，进而彻底地修复带故障的稳压器。最后，需注意定期对稳压器内部的灰尘进行清理，如果稳压器电路板上的灰尘多了，加上天气潮湿等因素，时间长了就很有可能对电路板造成腐蚀。