珠海科達信30kVA電力穩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境的影響，導致三相供電電壓波動較大，穩定性不夠高，而且時常發生閃斷，因此，在機房前端作穩壓濾波供電的電力穩壓器穩定、可靠地工作就顯得格外重要。該臺站使用的電力穩壓器為珠海科達信電子科技有限公司生產的SWY-030SB可控硅智能補償式穩壓器，由于該設備常年工作于高山，每逢雷雨季節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

電力穩壓器操作面板上八個LED狀態指示燈中的“旁路”、“故障”報警指示燈點亮，電力穩壓器C相的保險管燒毀導致可控硅和觸發板無法工作，機柜內部散發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、電力穩壓器的結構原理

電力穩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穩定。

圖1 電力穩壓器結構原理圖

（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）

電力穩壓器在廣播電視高山發射臺站的主要作用就是為發射機設備提供穩定、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，均沒發現明顯的異常，再根據電力穩壓器C相的保險管燒毀這一故障現象，初步判斷故障大致發生在和C相輸入處理電路相關的可控硅和觸發板等。更換一個好的保險管之后，對電力穩壓器上電測試，一開始對三相外電均能起到很好的穩壓濾波作用，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，在對可控硅觸發板的在線檢測過程中發現有一組型號為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，實現將直流電變為交流電的逆變，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，可控硅導通，此時控制極去除觸發電壓，可控硅仍維持導通狀態，稱為觸發導通。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]。

由于可控硅觸發電路板設有多個CS60-12i01可控硅以及外圍器件，組成多組觸發電路，每組觸發電路主要由兩個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三相可控硅觸發電路板實物圖如圖4所示。ABC三相可控硅觸發電路板實際上構成了電力穩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穩定的目的。

由于每組觸發電路基本相同，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。對每組觸發電路的MOC3083均進行上述檢測。

經逐一檢測確定，所有觸發電路的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測。另一方面，此次維修過程中，先是發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壓器。最后，需注意定期對穩壓器內部的灰塵進行清理，如果穩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 一組可控硅和觸發等效電路原理圖

圖4 ABC三相可控硅觸發電路板實物圖