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3kVA在线式UPS的工作原理与故障维修 UPS的品牌较多，这里以山特(Santak)牌C系列3kVA在线式UPS为例叙述其工作原理及维修方法，供电源技术工程人员参考。 1　性能参数与系统框图 (1) 性能参数 如表1所示，这里同时把该系列1kVA及2kVA产品的性能参数一并列出，供比较用。 型号 项目 C1k C2k C3k 额定容量 （输出） 1kVA 2kVA 3kVA 输入 电压 160～276V 频率 50Hz±5% 输出 电压 220V 频率 50Hz 电压稳定度 ±2% 频率稳定度 ±0.5%（电池供电） 超载能力 110%(10s)130%(200ms) 电池 直流电压 36V 96V 密封免维护电池 12V/7.2Ah×3 2V/6.5Ah×8 2V/7.2Ah×8 备用时间（满载/半载） 7分钟/17分钟 8分钟/25分钟 5分钟/20分钟 充电时间 回充至90% 8h 转换时间 停电或复电 零中断 噪音 1m距离 &45dB &50dB 批示灯 负载、电池供电及UPS运转状态批示灯等 警报声音 电池放电 当输入断电时每4s发出警告声，当电池将用尽时每秒发警告声 UPS异常 连续声 输出插座 4个 通讯接口（DB-9P） NOVELL及RS232接口 断电、电池低电压，遥控UPS开、关 环境 温度 0℃~40℃ 湿度 10%~90%（不结露） 重量（净重） 14.5kg 35kg 36kg 外形尺寸（mm） W×D×H 145×405×220 195×455×330 表1??山特C1kVA/ C2kVA/ C3kVA性能参数 (2) 系统框图 系统框图如图1所示，当市电正常时，主路由功率因数校正电路产生逆变器工作所需的±370V的直流电压，再经逆变器将直流转换为交流输出；另一路市电经充电器电路产生110V的直流电压对蓄电池充电；当市电中断时，蓄电池所储存的能量经DC/DC变换器转换为±400V的直流电压作为逆变器输入，使输出实现不间断供电。 2　电路工作原理(以C3k为例) (1) 功率级电路工作原理 ① 充电器电路 如图2所示，市电经P(L)、P(N)进入功率板做为充电器的输入电源， 经由BR01、 VM208、 U206、 TX1、U202、U203等构成隔离反激式变换器，转换为直流电压对电池充电。为确保电池寿命，充电器输出电压必须保持稳定，调整VR301可得到110V的充电电压Uch，同时TX1的副边还为功率因数校正电路提供驱动电源PFVCC＋、PFVCC0、PFVCC－；该反激式变换器由开关型PWM集成电路UC3845 (即U206)控制，CPU通过(加在TLP521上的)信号控制UC3845的工作。当有市电时，TLP521截止，UC3845起振,正常工作，给蓄电池充电；当无市电时，TLP521导通，将定时电容(C221A)对地短路，UC3845停振，从而停止充电,同时功率因数校正电路也停止工作。 ??????② 开机电路 如图3所示，直流、交流开机均是在接到由CNTL板送来的开机信号后，用一个高电平(电池电压或充电电压)去触发Q8的基极，使Q8导通，给工作电源的集成控制片U302送去工作电压，使U302开始工作，转换成多个直流电源，并用其中的＋24V电源继续维持Q8的导通状态，开机动作完毕。 ③ 辅助电源电路 如图4所示，电池电压、充电电压由TX305第6脚输入，经由U302、VM3、TX305等所构成的开关电源电路，产生多组相互隔离的逆变器所需的工作电源IGBT＋12V、IGBT－5V及控制工作电源24V、12V，其中12V电源再经由U311(7805)产生5V电源供控制板或其他控制集成电路作工作电源。 ④ 斩波器电路 如图5所示，由TX501、TX502、VM501、VM502、VM503、VM504、VM505、VM506及控制元件U501组成的升压斩波电路，将单一的直流电压(电池电压)转换为高压正负直流电压。当市电中断时，此直流电压通过VD501、VD502、VD503、VD504、VD505、VD506、VD507、VD508和电感L501、L502送至±DC BUS(±400V)继续提供电源给逆变器， 使供电不致中断， 并用U501 来控制 DC BUS 的输出电压， 由CPU进行设定并控制，不需人工调整。CPU通过U501（SG3525）的OFF端控制该直流?直流变换器的工作状态。当市电正常时，关闭集成控制片SG3525，使斩波器不工作，只有在蓄电池供电时，该斩波器才工作。 ⑤ 功率因数校正电路 如图6所示，输入交流电经CT2，电感L1、L2，整流桥BR02、VM1A、U305、
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UPS不间断电源故障诊断实例及解决办法
摘要：不间断供电电源(UPS)是一种高可靠性的电子电源设备，但是依然会存在UPS出现故障的情况，针对此类情况，本文实例列举了品牌故障以及实例解决办法。
1山特UPS-500
故障现象1:逆变输出正常,市电输入时UPS无输出。
故障分析:逆变输出正常,使用市电时无输出,故障主要存在于市电电压检测电路和市电/逆变继电器转换电路。由于这个继电器转换电路简单,故首先检查此部分电路。人为使该继电器动作,发现市电转换正常,说明故障在市电电压检测电路。此部分相关电路如图1所示。
从此图可以看出,当市电输入电压为220V时,经变压整流得到一个约为+30V的市电输入检测信号电压,该电压高低与市电输入电压成正比。此电压经R60、R59、C25滤波后,得到一个+2.4V的直流电平信号,该信号分别送到U5的7脚和U6的4脚。由-5V经R54、RP5分压得到的1.6V接至U5的6脚。此时U5的1脚、U6的2脚都输出+12V的高电位,使后续电路中的继电器不工作,市电的输入与输出保持连通状态。当市电电压低至170V以下时,U5的第7脚电位降至1.5V以下,低于第6脚的电位,第1脚输出低电位,使后续电路中继电器动作,切断市电通路,UPS转为逆变输出;当电压高于260V时,U6的第2脚输出低电位,后续电路中的继电器动作,切断市电通路,UPS转为逆变输出。
现测U5(LM339)的1脚电位为6V,正常为0V,测2脚为0V,6脚和5脚电位正常,7脚电位为4V,正常时为2.4V,而测市电输入正常,30V检测电平信号正常,说明故障是由于市电检测电路损坏引起。根据上述市电检测电路的工作原理可知,引起U57
脚电位升高的原因有两种:
①30V检测电平升高;
②U5或外围损坏。
首先测R59上端电位2.7V正常,说明故障是由于U5或外围元件损坏引起。断电查U5外围元件均正常,重新加电测U5的1脚和U6的2脚电压发现1脚为0V,2脚为6V,据此基本可断定U5损坏,更换U5故障排除。
故障现象2:逆变无输出,市电输入不稳压,指示灯不亮,无告警声。
故障分析:根据故障现象,应首先检查辅助电源。本机辅助电源电压为+24V、+12V、+5V。辅助电源电路如图2所示。
从此图可以看出,+24V是继电器线圈工作电源,+12V是整机控制辅助电源,+5V是整机的控制电源。当缺少+12V或+24V时,所有继电器都不会吸合。本例在市电输入状态下,测蓄电池两端电压为+26V,说明LM317正常,再测LM7812输入端电压为+24V,但输出端电压为0,说明LM7812损坏,更换LM7812整机恢复正常。
据有关资料介绍,当整机缺少+12V电压时,故障现象为UPS没有任何反应,处于&死机&状态。但在修复此故障后,又换上坏的LM7812开机,现象为:市电供电时,有不稳压的交流输出(输出电压比输入电压高);逆变无输出,此时指示灯不亮,没有告警声。可以认为,整机既然没有+12V电压,那么+5V电压也就没有。缺少+12V和+5V两组电压后,逆变电路也就无电压输出,指示灯也不亮,没有告警声。但由于继电器的常闭接点把市电输入与输出构成回路,故输出的是未经稳压的交流电压。
故障现象3:市电正常时有输出,若突然停电,UPS刚进入逆变状态,蜂鸣器长鸣,随即UPS输出截止。
故障分析:因在市电正常时UPS工作正常,而在市电突然停电时UPS能进入逆变状态,只是维持逆变时间短,说明UPS的整流、逆变和切换部分无故障,此种故障现象一般是由于蓄电池容量不足所致。测蓄电池电压为20V,低于放电终了极限值。空载情况下,接入市电,打开开关,绿色指示灯亮。断开蓄电池与主机的连线,测连线两端电压为0V,说明充电电路没工作。因充电电路不工作,使蓄电池长期得不到充电,而处于&亏电&状态,导致逆变时间短。此UPS的充电电路是通过U8(LM317)输出一个可调整的电压经VD18为蓄电池浮充电的。首先测B1输出端电压为33V正常,测R103对地电压为0V,查U8外围元件正常,说明U8(LM317)损坏。更换U8,充电电压为27V,UPS恢复正常。
故障现象4:不论接通市电与否,开启UPS时,既无市电输出又无逆变器输出,红灯常亮,蜂鸣器常鸣。
故障分析:从故障现象看,不是输出过电流而使过电流保护组件动作,就是蓄电池端电压过低。测蓄电池电压、电阻分压器中点电压、电压比较器电压、脉宽调制组件的电压,比较正常值后可以证明不是输出过电流,而是蓄电池电压过低。从测量结果分析,由于蓄电池电压下降,比较器输出为0V,从而造成逆变器工作指示灯停止闪烁,蜂鸣器常鸣。另外,零电平使逆变器停止工作,检查蓄电池电压仅为5V左右(空载),初步判断是蓄电池充不上电或蓄电池充电电路故障,于是把UPS接入220V市电电网后,拆掉蓄电池的连接线,从蓄电池的连接电缆上测得27V电压,是正常的。判断蓄电池充不上电的原因是蓄电池被过度放电或蓄电池被长期置于开路状态,而导致蓄电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面,形成所谓蓄电池阴极板的&硫酸盐化&。在所有损坏的蓄电池中,有60%～70%为极板硫化所致,蓄电池的极板硫化会生成白色的坚硬的结晶硫化物,此物质导电性极差,难以溶解转化,因而易堵塞蓄电池极板间活性物质交换的通道,阻碍电解液的对流,增大极板的内阻,使蓄电池内正常的电化学反应不能进行,导致蓄电池容量降低,活性物质脱落。在阴极板上形成的硫酸盐越多,蓄电池的内阻越大,蓄电池的可充放电性能越差。因此,只要防止和消除极板的硫化就可增强并延长蓄电池的使用寿命。
UPS的蓄电池充电电路输出的27V充电电压对单只蓄电池进行过充电,15min后,蓄电池电压升至10.5V,此激活蓄电池方法必须采用限流充电,必须严格遵循产品说明书要求,否则会大大降低其使用寿命。一般空载14～15V,即视为已充足了。
2APC系列UPS故障案例
(1) APCSILCONDP32OE(秀康)
故障现象:UPS在试机时,开机后就跳到旁路状态并发出报警,不能带负载。
故障分析:UPS供电系统与配电系统连接如图3所示。装有外置维修旁路开关S3,其闭合时由维修旁路向负载供电。UPS输入开关S1和输出开关S2处于断开位置。
为了进一步诊断UPS故障,结合故障现象进行试开机。断开旁路开关S3,合上市电输入开关S1,按面板&C&键、&#&键改为充电,合上直流保险(F20、F21),完成操作后,UPS均正常;合上输出开关S2,带上负载,同时观察LCD面板的电流、电压及负载显示,发现显示负载快速从0%上升到53%,而输出的A相电流上升为14A,B相和C相电流均为0A;同时UPS发出报警声并转到机内旁路工作状态;故障显示为:
&bypassisoutoftolerance&
&mainsisoutoftolerance&
&mainsisoutmomentoutoftolerance&
由于UPS已出现故障并转为旁路工作状态,这时将输入开关S1断开,而UPS马上又转为蓄电池供电模式工作状态,输出电压三相均正常;此时再合上输入开关S1后,UPS内部马上发出很大的&吱啦吱啦&声(似乎是从机内底部发出);迅速关掉UPS。整个试机过程出现三个现象:
①市电工作时出现过载而转为旁路工作状态;
②断开市电开关S1时,UPS转为蓄电池供电状态,工作正常;
③此时合S1时UPS发出异常的声响。
首先认为UPS输出线路有问题,否则就不会出现显示输出A相的电流,二是认为UPS的Delta逆变器有问题,主逆变器无问题(蓄电池逆变工作模式正常)。
打开前面板后,准备检查机内逆变器模块,而手无意中接触到逆变器模块时,被电了一下,并且感觉很严重;然后用万用表测量后发现逆变器模块部件对UPS外壳有176V的电压,而外壳对别的地方无电压;可以确定UPS内部有漏电现象,并且此电压不是虚电压。而此时输入开关S1和输出开关S2都处于断开状态;初步判断为S1、S2空气开关有漏电现象。用万用表分别测量S1和S2的上下端口,果然发现空气开关S2的第一联的上下端口对地及零线排都有电压,为176V,而别的端口无电压,可以确定S2空气开关有问题。
同时联想到UPS的输出A相出现电流,而S2开关的第一联却恰恰接的是A相,可以确定问题就出现在S2上。
拆除S2开关,将其余的线缆头包扎好;再次进行开机,果然一切顺利,UPS工作正常。仔细观察此空气开关,这是一个四联的空气开关,在开关上标有连接线的记号,第一联应接零线(N)、第二、第三、第四联应接相线(L);然而在用户的配电盘上发现所有的四联空气开关的接法都是错误的:第一、第二、第三连接相线(L),第四连接零线(N);改正所有接线错误的空气开关,重新开机并且加上负载,UPS工作正常。对于四联空气开关,应正确连接零线和火线。UPS的输入空气开关及输出空气开关最好都用三联的。
(2) APCSmart系列UPSAPCSmart系列UPS常见故障及解决方法见表1。
3FUDEN-1kVAUPS
故障现象1:一台FUDEN(双变换式1kVAUPS)交流无输出。
故障分析:检查其驱动电路板上无68V工作电压(见图4),外加交流电时,保护继电器S1和S2动作,驱动板无电。当用直流电源代替外加充电板接于驱动板时(处于直流工作状态时),UPS能工作,这说明驱动板上的主电源(驱动板上主电源用于给驱动板上其他部分供电,外接充电板与驱动板上主电源并联,以便向外接蓄电池提供大的充电电流)没工作。用万用表检查大功率器件,发现电源开关管K793损坏,更换后故障没有排除,按实物检查发现这部分电路是独立的。驱动电路的工作原理是:UR2为整流桥,C15为滤波电容,电源通过启动电阻R54加于UC3845的7脚,当UC3845启动后,正常工作电源由反馈绕组及VD29、C43、C45构成。UC3845为专用PWM脉冲产生集成电路,它的6脚输出PWM信号,加于K793的栅极,R58、
为过流检测电阻,当K793工作电流过大时,由于R58上电压高于规定值,UC3845关闭其6脚的驱动信号,K793停振。由图4可以看出,K793击穿,R58必损坏,检查R59,R59也已损坏,更换R58、R59后故障依旧不能排除。切断驱动板主电源交流输入部分与其他交流输入部分的联系,单独给整流桥UR2加电检查驱动板主电源部分,测量C15两端有310V电压,而K793没有工作,查其栅极信号通路,发现R56、R57均损坏,更换R56、R57后还是不能工作,向前检查PWM驱动集成电路UC3845的7脚与8脚之间短路,换上新UC3845后,UPS恢复正常。故障现象2:UPS主开关置OFF位置时,接入市电,逆变指示灯亮,蜂鸣器不能鸣叫,同时机内还伴有&哒哒&的声音,将UPS主开关置于ON位置时,一切工作正常,但关主开关时不能够切断电源。故障分析:打开机壳,可以看到UPS主开关主要控制直流和交流的输入。根据故障现象分析,判断是控制交流部分的开关失灵,始终成常闭(短路)状态。断开市电,关掉主机开关,将机内蓄电池组在左端接线上的熔断器和连接线分别取下、焊开,然后再焊下主开关的四根接线(注意记住接线位置)。拆开主开关,发现其中一个开关触点焊接在了一起,可能是由于瞬间负载太大的缘故而形成点焊。分离主开关点焊了的触点,并清除触点上的黑碳,重新接好后,故障消除。如拆下开关已不能使用,可以购买一同型号开关更换。
经过反复的比较和遴选，《今日电子》和21ic中国电子网举办的2013年度产品奖正式揭晓…
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