周曉亮

（廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心）

一、引言

桂林資源縣級(jí)臺(tái)站由于外電本身的質(zhì)量以及輸送環(huán)境的影響，導(dǎo)致三相供電電壓波動(dòng)較大，穩(wěn)定性不夠高，而且時(shí)常發(fā)生閃斷，因此，在機(jī)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(tái)站使用的電力穩(wěn)壓器為珠?？七_(dá)信電子科技有限公司生產(chǎn)的SWY-030SB可控硅智能補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，由于該設(shè)備常年工作于高山，每逢雷雨季節(jié)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)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(xiàn)象進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹電力穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)和原理，重點(diǎn)分析該設(shè)備故障產(chǎn)生的原因并完成設(shè)備的修復(fù)工作。

二、故障現(xiàn)象

電力穩(wěn)壓器操作面板上八個(gè)LED狀態(tài)指示燈中的“旁路”、“故障”報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，電力穩(wěn)壓器C相的保險(xiǎn)管燒毀導(dǎo)致可控硅和觸發(fā)板無(wú)法工作，機(jī)柜內(nèi)部散發(fā)一股淡淡的燒焦塑料的異味，更換好的保險(xiǎn)管，上電測(cè)試一段時(shí)間之后依然燒斷。

三、電力穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)原理

電力穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，其采用16位單片機(jī)構(gòu)成控制核心，對(duì)輸入電壓Ui、輸出電壓Uo及負(fù)載電流If等信號(hào)的精確采樣，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，由該16位單片機(jī)做出智能判斷，發(fā)出控制指令，通過(guò)雙向可控硅的導(dǎo)通組合以改變?chǔ)的極性及大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓Ui補(bǔ)償，以保持輸出電壓Uo穩(wěn)定。

圖1 電力穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)原理圖

（一）正補(bǔ)償：當(dāng)輸入電壓Ui低于額定值時(shí)，TC次級(jí)電壓ΔU與Ui相加，Uo=Ui+ΔU （=220V）。ΔU的大小通過(guò)改變自耦變壓器TA的抽頭來(lái)獲得。

（二）負(fù)補(bǔ)償：當(dāng)輸入電壓Ui高于額定值時(shí)，TC次級(jí)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(lái)獲得。

（三）零補(bǔ)償：當(dāng)輸入電壓等于額定電壓時(shí)，TC初級(jí)通過(guò)交流電子開(kāi)關(guān)短接（ΔU=0），自耦變壓器TA所有抽頭的交流電子開(kāi)關(guān)均截止。此時(shí)Ui=Uo為零補(bǔ)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(tái)站的主要作用就是為發(fā)射機(jī)設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠而且高質(zhì)量的供電電源，同時(shí)提供負(fù)載短路、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、錯(cuò)相、缺相等多種故障報(bào)警，當(dāng)外部輸入電源暫時(shí)出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、錯(cuò)相、缺相故障時(shí)，電力穩(wěn)壓器能自動(dòng)保護(hù)，當(dāng)外部輸入電源恢復(fù)正常之后，其具有自動(dòng)恢復(fù)功能。

首先目視檢查電力穩(wěn)壓器主控電路板、DC/DC開(kāi)關(guān)電源、自耦變壓器、補(bǔ)償變壓器等，均沒(méi)發(fā)現(xiàn)明顯的異常，再根據(jù)電力穩(wěn)壓器C相的保險(xiǎn)管燒毀這一故障現(xiàn)象，初步判斷故障大致發(fā)生在和C相輸入處理電路相關(guān)的可控硅和觸發(fā)板等。更換一個(gè)好的保險(xiǎn)管之后，對(duì)電力穩(wěn)壓器上電測(cè)試，一開(kāi)始對(duì)三相外電均能起到很好的穩(wěn)壓濾波作用，但過(guò)了一段時(shí)間之后，C相的保險(xiǎn)管再次被燒斷，“旁路”、“故障”報(bào)警指示燈點(diǎn)亮。此時(shí)尚未能夠十分準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行定位。

隨后圍繞C相的保險(xiǎn)管的外圍相關(guān)電路進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，在對(duì)可控硅觸發(fā)板的在線檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有一組型號(hào)為CS60-12i01的可控硅的陽(yáng)極、陰極以及控制極均相互短路導(dǎo)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(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，以快速接通或切斷電路，實(shí)現(xiàn)將直流電變?yōu)榻涣麟姷哪孀?，或?qū)⒁环N頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等。當(dāng)控制極G不加電壓時(shí)，陽(yáng)極A、陰極C間加正向電壓不導(dǎo)通，加反向電壓也不導(dǎo)通，此時(shí)分別稱(chēng)為正向阻斷和反向阻斷。當(dāng)陽(yáng)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(dǎo)通，此時(shí)控制極去除觸發(fā)電壓，可控硅仍維持導(dǎo)通狀態(tài)，稱(chēng)為觸發(fā)導(dǎo)通。要想判斷（不導(dǎo)通），只要電流小于維持電流即可，去除正向電壓也能關(guān)斷[3]。

由于可控硅觸發(fā)電路板設(shè)有多個(gè)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(gè)CS60-12i01可控硅、一個(gè)型號(hào)為MOC3083的光耦、多個(gè)限流電阻、多個(gè)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(shí)物圖如圖4所示。ABC三相可控硅觸發(fā)電路板實(shí)際上構(gòu)成了電力穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)原理圖中的交流電子開(kāi)關(guān)陣列，該陣列的作用就是通過(guò)主控電路板的控制信號(hào)1以及控制信號(hào)2輸出相應(yīng)的高電平或者低電平，使得其自身雙向的導(dǎo)通組合以改變?chǔ)的極性及大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓Ui補(bǔ)償，從而達(dá)到進(jìn)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(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位，本文使用排除法對(duì)每組觸發(fā)電路的主要元器件的好壞進(jìn)行逐一檢測(cè)。首先將模擬萬(wàn)用表調(diào)到測(cè)電阻1K檔，再用黑表筆接MOC3083光耦的第一個(gè)引腳，紅表筆接第二個(gè)引腳，以此模擬主控電路板的控制信號(hào)1傳來(lái)一個(gè)高電平控制MOC3083光耦第4與第6腳的導(dǎo)通或斷開(kāi)，以達(dá)到檢測(cè)MOC3083光耦好壞的目的。對(duì)每組觸發(fā)電路的MOC3083均進(jìn)行上述檢測(cè)。

經(jīng)逐一檢測(cè)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(yáng)極、陰極以及控制極均相互短路導(dǎo)通，而且多個(gè)CS60-12i01可控硅在電路的線路連接上有諸多公共點(diǎn)，因此無(wú)法判斷是哪個(gè)或者哪些CS60-12i01可控硅擊穿損壞。只能通過(guò)烙鐵將可控硅引腳一個(gè)一個(gè)焊開(kāi)，斷絕其與電路板的電氣連接，進(jìn)而用萬(wàn)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(fù)，上電測(cè)試結(jié)果表明，其各項(xiàng)參數(shù)均正常。

五、小結(jié)

本機(jī)已經(jīng)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(guān)鍵點(diǎn)的線路和焊點(diǎn)也有可能存在開(kāi)焊現(xiàn)象，因此在日后的例行檢修過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重到這些關(guān)鍵模塊、芯片線路和焊點(diǎn)的監(jiān)測(cè)。另一方面，此次維修過(guò)程中，先是發(fā)現(xiàn)電路中存在燒保險(xiǎn)現(xiàn)象，再根據(jù)該保險(xiǎn)所在的輸入輸出電路，檢查出燒保險(xiǎn)是可控硅和觸發(fā)板存在故障，從而對(duì)故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，進(jìn)而徹底地修復(fù)帶故障的穩(wěn)壓器。最后，需注意定期對(duì)穩(wěn)壓器內(nèi)部的灰塵進(jìn)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(shí)間長(zhǎng)了就很有可能對(duì)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(shí)物圖