陳 珊

UPS主電源故障的幾率較低，維護人員也缺少該類故障處理經(jīng)驗，為此，通過一起Comet3000 UPS主電源故障案例，分享該機型UPS的維護經(jīng)驗。

1 故障現(xiàn)象

某日，通信集中網(wǎng)管告警，顯示某處UPS主電源告警。維護人員趕到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)：配電箱內(nèi)UPS輸入空開跳閘，UPS主機整流輸入空開RCB跳閘，UPS處于電池供電狀態(tài)，控制面板顯示2條信息：A1主電源告警、A8電池放電。UPS主機輸入電壓為零。反復(fù)測試低壓配電箱至UPS輸入的連線，排除輸入配電電路短路可能，將故障點范圍縮小至UPS機柜內(nèi)。

機電人員檢查配電箱后確認(rèn)正常。重新合上配電箱內(nèi)UPS輸入空開，確認(rèn)UPS主機輸入端三相輸入?yún)?shù)正常。

維護人員重新閉合RCB（整流開關(guān)）后，告警模塊上的指示燈顯示主電源已恢復(fù)，但約1s后RCB復(fù)又跳閘，此次動作未導(dǎo)致低壓配電箱UPS輸入空開跳閘。

2 故障排查

2．1 排除主機外部設(shè)備及線路故障

UPS能啟動電池供電模式，表明逆變器電路部分工作正常，電池輸出至逆變器的電路正常。UPS主機可以從電池供電模式切換至靜態(tài)旁路，再切換至手動旁路，表示靜態(tài)旁路監(jiān)控部分及旁路輸入部分正常，輸入輸出濾波電路正常。

通過萬用表檢測市電輸入電路，未發(fā)現(xiàn)輸入線路短路等異常情況，確認(rèn)低壓配電柜至UPS輸入空開之間的電路正常，故障原因鎖定于主機輸入端和整流部分。

2．2 排除主機內(nèi)部線纜短路故障

首先檢查線路是否有短路，檢查器件外觀，無過流燒損的痕跡，也無元件燒毀異味；檢查線纜外觀，無外皮損傷導(dǎo)致芯線外露；通過儀表檢測線纜及電感線圈，未發(fā)現(xiàn)有短路現(xiàn)象。重新啟動UPS時，能正常啟動約1s，然后才跳閘，據(jù)此線纜短路的可能性比較小。

2．3 排除板卡故障

故障時，控制面板的故障信息顯示只有A1主電源告警和A8電池供電模式提醒，并無板卡故障的相關(guān)告警。將3塊整流關(guān)鍵板卡：整流電源板、整流控制板和整流晶體管驅(qū)動板逐塊更換，故障情況依舊；由于懷疑主控板可能會在故障情況下發(fā)送錯誤命令導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘，設(shè)備廠家還更換了主控板，故障依舊。

2．4 故障范圍確認(rèn)

根據(jù)以上故障排查，將故障原因基本確定為空氣開關(guān)故障或整流橋晶體管被擊穿。通過萬用表測量可控硅各級之間阻值來判斷，但測試點不全面，沒能檢測出擊穿故障，因此懷疑是空開故障。

2．5 故障點的最終確定

更換空開前，由于對晶體管擊穿仍舊持懷疑態(tài)度，設(shè)備廠家先更換了3個可控硅部件，然后將主控板接入外接電源進行開機測試，UPS能正常啟動。維護人員在對換下的3個可控硅進行阻值檢測時，發(fā)現(xiàn)一個可控硅1、3端口之間測出的阻值為0，表明這個晶體管已經(jīng)被擊穿。設(shè)備廠家復(fù)測確認(rèn)了擊穿。找到故障點后，換上新備件進行開機測試，設(shè)備啟動正常，UPS功能恢復(fù)。

3 可控硅擊穿分析

可控硅內(nèi)部電路如圖1所示。

圖1 可控硅 SEMIKRON SKKT92B14E 內(nèi)部電路

每一相交流電源接入一個可控硅，整流橋部分一共使用了3個可控硅。其中，可控硅內(nèi)2個晶體管在正常不加電的情況下均為截止?fàn)顟B(tài)，4、5端和6、7端接入主控模塊，分別用作控制2個晶體管導(dǎo)通與否的信號端。

測量阻值可以檢查是否有一個晶體管擊穿，測量點應(yīng)選擇1端與2端、1端與3端之間，要判斷2個晶體管是否均被擊穿時，可測量2端與3端之間的阻值。如果測量可控硅時，僅測量1端與2端、2端與3端，沒有檢測1端與3端就會漏檢。

市電進入UPS主機時先經(jīng)過RFI濾波器，對輸入電源進行射頻干擾防護，通過RCB整流輸入空開，經(jīng)三相輸入交流電感線圈隔離諧波電流，使進入整流橋的三相交流電是平滑的正弦波形。

若一個晶體管擊穿，假設(shè)是圖2中第2個可控硅內(nèi)的晶體管被擊穿。主控板在啟動后，根據(jù)輸入相位，發(fā)送了一個導(dǎo)通信號給另一個晶體管后，會出現(xiàn)這2個處于不同可控硅上的晶體管之間形成了電流回路從而短路，使整流輸入開關(guān)馬上跳閘。這也就是故障時為什么重新合上RCB開關(guān)后會約1s后跳閘，正是主控板啟動并導(dǎo)通信號所需時間。

圖2 晶體管被擊穿現(xiàn)象分析

4 整流器和逆變器測試方法總結(jié)

此次故障原因比較罕見，處理過程需要對系統(tǒng)電路原理分析透徹，涉及到UPS各種工作模式、各模塊電路原理圖分析、可控硅工作原理、整流器開環(huán)及閉環(huán)測試方法、整流輸出電壓及逆變輸出電壓的調(diào)節(jié)，以及該型號UPS主機內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成等方面的知識。

4．1 整流器開環(huán)測試 （手動調(diào)節(jié)整流輸出電壓）

此測試有利于在確定直流電源故障后，以較低的直流電壓檢查部件的性能。測試后，所有的跳線器都必須移回最初位置。

1．選擇逆變器TEST模式，在主控電路板（I／S－CL）中將DIP6SW1設(shè)置在OFF位置，此步驟可以防止逆變器自動啟動。

2．在整流器控制模塊 （PB115）電路板中，將跳線器JP1設(shè)置在2～3位置 （手動調(diào)節(jié)）。

3．旋轉(zhuǎn)電位計P1將電壓調(diào)整信號設(shè)為零。

4．閉合RCB，向整流器供電；檢查并確定整流電源模塊 （PB114）電路板中的所有LED指示燈都正確顯示。晶體管驅(qū)動板FIR－91（PB113）上的所有LED指示燈都必須滅掉。

5．通過旋轉(zhuǎn)整流器控制模塊 （PB115）電路板中的電位計P1增加整流器輸出電壓。當(dāng)電壓開始增加時，晶體管驅(qū)動板FIR－91（PB113）中的LED指示燈必須亮。

4．2 整流器閉環(huán)測試 （自動調(diào)整整流輸出電壓）

參考開環(huán)測試步驟，選擇逆變器TEST模式，將電位計P1旋轉(zhuǎn)至輸出為0電壓后，將第2步中跳線器JP1設(shè)置在1～2位置，閉合RCB，開始自動測試。

4．3 逆變器測試

這一測試需要用到調(diào)試電腦和調(diào)試軟件，需要廠家提供調(diào)試軟件。

1．選擇逆變器TEST模式。

2．選擇自動電壓調(diào)節(jié)，將VCB電路板上的跳線器J1設(shè)置在1～2位置。此設(shè)置使電壓調(diào)整環(huán)路生效，并用VCB電路板上的電位計P1調(diào)節(jié)逆變器電壓調(diào)節(jié)信號。

3．閉合RCB。幾秒鐘后，前置面板將顯示當(dāng)時出現(xiàn)的所有報警。

4．發(fā)送INON000命令或按F6啟動IGBT調(diào)制。

5．確認(rèn)逆變器輸出電壓增至額定值。如有必要，通過旋轉(zhuǎn)VCB電路板電位計P1進行調(diào)節(jié)。

6．確認(rèn)幾秒后，逆變器靜態(tài)開關(guān)閉合?？梢钥打?qū)動板 SCRSF－1F （PB010）的綠色 LED 指示燈。

7．發(fā)送INOF00命令或按F7關(guān)掉IGBT調(diào)制。

8．?dāng)嚅_RCB，關(guān)機。

注意拆裝設(shè)備時，對于螺絲螺帽等小導(dǎo)體的放置要小心，避免引發(fā)短路。目前Comet 3000機型已然停產(chǎn)，但設(shè)備使用范圍相當(dāng)廣泛。隨著設(shè)備使用年限增長，維護人員將會面臨各種各樣的設(shè)備老化問題，只要用心積累和學(xué)習(xí)，踐行精檢細(xì)修，相信所有的難題都會迎刃而解。

［1］ 何曉帆，劉麗．實用電源電路與充電電路圖集［M］．北京：中國電力出版社，2009；32．

［2］ 李成章，王淑芳．新型UPS不間斷電源原理與維修技術(shù)［M］．北京：電子工業(yè)出版社，1995；200－345．

［3］ 姜橋．電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京：人民郵電出版社，2009：5－7 ．