《山特ups常见故障检修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山特ups常见故障检修（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、UPS 的工作原理与故障维修 UPS 的品牌较多， 这里以 山特(Santa)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 160276V 频率 50Hz5% 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
2、电压 36V 96V 密封免维护电池 12V/7.2Ah3 2V/6.5Ah8 2V/7.2Ah8 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 3.5V,低电平1.5V)。 (e) 自 动开机及开机消音、自 检电路 此电路包括手动开机、自动开机、开机消音、开机自检四种功能，如图 13 所示。 开机过程 用手触摸面板上 SWON 开关约 1 秒，电池 电压从 CN1 的 16 脚送到 15 脚，SWPOWER 与 SW1 接通(SW1 与 SW-ON 为同一信号)，此信号
3、分为两路传递： 经 VD2 到 PSDR 板的 Q8 基极，且 PSDR 的 ZD01(12V 稳压管)工作，将 SW-ON 电压箝位于 12.45V 左右，使 Q8 导通，启动工作电源产生电路，产生 CPU 及逆变器工作所需的各种电压。 经 R15、 R16 分压约为 5.5V 电平送入 CPU 作为 SWSTUTS 信号(开机命令)，命令 CPU 进行开机，并将此命令状 态存贮于 CPU 的EPROM 中，做自 动开机之用。 自动开机 当 CPU 接到 SWSTUTS 信号后，将此信号状 态存贮于 CPU 的EPROM 中。当机器因电池电压低等原因关机，若故障消除后，CPU根据存贮的信号状
4、态自动启动 UPS。 开机消音 在电池供电时，蜂鸣器会根据电池电压监测值鸣叫，以表示电池容量情况，若再按 SW-ON 约 1 秒， SWSTUTS 信号第二次送入CPU，CPU 接受此信号后，操作蜂鸣器，使之停止鸣叫，若再按 SW-ON 约 1 秒， 则蜂鸣器又开始鸣叫。 开机自检 每次工作模式转换都会对系统进行自检，表现形式为面板负载指示灯开始时全亮，再逐个熄灭。 (f) 辅助电源监测电路 如图 14 所示，此电路给 CPU 提供工作电源 5V，当控制电源 12V/5V发生故障时，CPU 将被复位或停止工作。此电路采用 LM393 运放作为比较器，由 12V 直流电源经 R77、R80 分压
5、后得到约 6V 的电压，送至 U7 的第 5 脚即运放的同相端，与反相端的 5V 进行比较。正常情况下，运放的输出经 R78 上拉电阻箝位为 5V，若 12V 电源因某种原因低于 10V 或 5V 电源因某种原因高于 5V，则运放的输出会变为低电平，CPU 将停止工作。当 CPU 第一次收到此电路产生的5V 信号时，处于复位状态，对系统自检。 (g) 基准 电 源产生电路 如图 15 所示。该电路的作用是给 CPU 内的 A/D 转换器提供高稳定度的 5V 直流电源，PSDR 的5V 由 7805 产生，其误差范围为24,而 A/D 转换器的 5V 要求误差小于 1时才能保证其转换精度。此电路
6、采用 TL431 稳压，12V 经 R53、R54、R13 分压， 设置TL431 的 R 端电位为 2.5V，则从 VRH 端就能得到高 稳定度的 5V 电压。 (h) 振 荡器 电路 由晶振 XL1 及辅助元件 C40、C41、R12 组成的振 荡器电路，产生高稳定度的振荡频率，其振荡频率为 6.37MHz，如图 16 所示。 CPU 输出控制及保护电路 (a) I/P 继电器驱动电路 此电路为典型的开关线路，如图 17 所示。当 CPU 监测到有市电输入，且控制电源正常时， 会发出一个高电平信号给 VM3 的门极，使VM3 导通，I/P 继电器通电动作。当出现短路错误或充电故障时，CPU
7、 将 VM3 的门极置低电平，I/P 继电器信号中断， I/P 继电器复位，将旁路和逆变器切断。 (b) O/P 继电器驱动电路 此电路为典型的开关线路，如图 18 所示。当 CPU 检测到高压直流电压及逆变器电压正常时，会给 VM2 的门极送入一个高 电平， VM2 导通。O/P 继电器线圈一端接 INV.RLY,另一端接 24V 直流。当 VM2导通时，INV.RLY变为低电平， 线圈加电，O/P 继电器动作。 (c) 蜂 鸣产 生电路 如图 19 所示，CPU 根据监测到的工作状态，发出相应触发信号，使Q1 导通，从而控制蜂鸣器的工作模式： 四秒一响直流放电 一秒一响电池电压低 半秒一响
8、过载 长鸣短路故障 (d) 逆 变器参考波 产生电路 CPU 通过监测市电电压 的零点(频率与相位) 与逆变电压的零点，输出幅度正比于市电电压和逆变电压相位差的控制信号 PW2（来自 CPU），经 C5、R23 低通滤波后，再送到 U3 组成的波形转换电路，将 PW2 方波变为正弦波，使其成为调整逆变电压相位和市电电压相位同相的参考波，如图 20 所示。 (e) 逆 变器 误差放大器电路 INVERTER.1 端经 R24、R25 分压后，与参考波相减作为误差放大器的输入。VR1 用来调整 U3 放大器的工作点，如 图 21 所示。 (f) 三角波产生电路 如图 22 所示，从 CPU 内发出
9、 38.4kHz 的时钟 信号送入 Q6 的基极，经幅值变换后送入 4013，分频为 19.2kHz，经 C19、R45 送至由U3、C13、R44、R49 组成的积分器进行积分，将方波积分为三角波，送入 PWM 产生电路。 (g) PWM 产生电路 如图 23 所示。此 PWM 产生电路采用三角波调制法来实现：比较器U5 的同相端为三角波，其反相端为基准正弦波。当三角波大于正弦波时，U5 输出一个宽度为三角波大于正弦波部分所 对应时间间隔的正脉冲，此正脉冲分两路传递，一路经 R12 到 U2 与门缓冲整流，R20、C2、VD7 使 PWM 信号上升沿平缓、下降沿陡峭，再送入U2(4081)的
10、另一个与门，其输出做控制极。 为增大信号驱动能力，4018 后接 2003 作为 PWM输出级。另一路先送到反相器 LM339 的反相端进行反相，然后与 PWM一样产生 PWM信号。由 CPU 送来的 PWM OFF 信号与 U4 输出信号经 2003 非门输出，作为与门4081 的一个输入端，控制 PWM 信号产生：正常时该输入端为高电平，有 PWM 信号产生；当 UPS 出现故障时，该输 入端为低电平，关闭PWM 信号。 (h) RS232 电源产生电路 如图 24 所示。从功率板引出 H.F.POWER、H.FPOWER（图中49、50）两个信号作为 TX1 的输入电压，产生供 RS23
11、2 用的10V，同时产生8V 作为 U5、U3 的负基准电源。由于有了这个电路,RS232接口的 1 脚就不必再接 DTR，只要 UPS 工作，此接口就 处于随时发送、接收的热状态。 3山特 C3kVA UPS 维修参数 (1) 控制部分维修参数 软 启动 当系统重新开机或系统重置(复位)时( 包括过载恢复、自动复位) ，系统有软启动功能。 软启动维修参数：每 32ms 逆变器输出电压上升约 3Vac,至约 220Vac时停止。 电压 跟随 当软启动完成后，尚未切入逆变器前，逆变器会跟随输入电压，再切到逆变器继电器。 电压跟随维修参数：输入交流电压在 160V276V 之间时，才执行电压跟随功
12、能。当电压高于 276V 时，只跟随到 276V；若电压低于 160V时，只跟随至 160V。执 行时每隔 128ms 依输入电压高低加减 3V。 逆 变器 STS 切换 当逆变器继电器在接通瞬间，逆变器 STS 同时接通，延迟 32ms后，逆变器 STS 断开。 锁 相 监测市电频率作为逆变器锁相依据，以过零监测信号做相位调整，若市电频率稳定且同步时，相位差小于 3 度，频率误差小于 0.01Hz。 锁相维修参数：市电频率变化率小于 1Hz/s，最大为 2Hz/s。当市电频率超出3Hz 时，不 进行锁相而是以系统频率运行，并转至蓄电池供电的逆变模式。当市电频率恢复到2.5Hz 内时，再进行锁
13、相，恢复到市电供电的逆变模式。 市 电电压监测 当交流市电电压低于 160V 或高于 276V 时，系统进入蓄电池供电的逆变模式；当市电恢复到 170V266V 时，系统返回到市电供电的逆变模式。 市电电压监测维修参数：每隔 16ms 监测市电电压一次。当市电电压连续 5 次低于 160V 或高于 276V 时，系统进入蓄电池供电的逆变模式； 当市电电压恢复后，连续 5 次测量值在 170V266V 范围内，且频率也符合要求时，则系统返回到市电供电的逆变模式。 输 出频率选择与设定 当有市电开机时，系统监测输入电源频率来设定输出频率；若是直流开机，则以上次输出频率来设定。 输出频率选择与设定的
14、维修参数：输入电源频率为 4055Hz 时，输出设定为 50Hz；输入电源频率为 5570Hz 时，输出设定为 60Hz。 三角波维修参数 CPU 送出 38.4kHz 方波，再经 4013 二分频得到 19.2kHz 的方波，再经积分器积分成三角波。 输 出电压维修参数 系统上电时，读取后盖板处 DIP 开关位置来 设定输出电压，如表 2 所示。 输 出电压调整 系统每 16ms 读取逆变器电压与设定电压值做比较，并自动调整输出。输出电压维修参数：若系统读取逆变器电压与设定电压值相差约 10V时，CPU 立即改变参考电压，使输出电压加减约 3V；若系统读取逆变器电压与设定电压值相差低于 10
15、V 时，CPU 累计差值，若差值超过3V 时，CPU 改变参考 电压，使输出电压加减约 1V。 A/D 采样 每半周采样一次：电池电压；正高压直流电压；负高压直流电压；温度。 每隔 8 个基准正弦波点时采样一次： 市电电压；输出电压；输出电流。 A/D 维修参数：CPU 于每周期开始，改 变采样点的初始位置，使每隔 8 个基准正弦波采样一次，从而使 A/D 采 样达到扫描的效果，采样值存入 128 个 RAM 内(128 个 RAM 填满需 8 个周期)。 电压、电流、功率 计 算 市 电电压计算 CPU 每隔 2 个周期计 算一次， 计算时将 RAM 的存储值先平方和除以周期再开方。 输 出
16、电压计算 CPU 每隔 1 个周期计 算一次， 计算时将 RAM 的存储值先平方和除以周期再开方。 输 出电流计算 CPU 每隔 32 个周期计 算一次， 计算时将 RAM 的存储值先平方和除以周期再开方。 输 出功率计算 CPU 每隔 32 个周期计 算一次，根据上述 输出电压、电流并乘以功率因数进行计算。 瞬间断电检测 CPU 每隔 4ms 计算最近一周期采 样的市电电压 的 A/D 值，若小于150V 则当做断电。 (2) 保 护部分 维修参数 电 池电压检测与过电压保护 电 池过电压保护 当每个电池电压高于直流 15V 时，UPS 自动转入蓄电池供电模式，直到每个电池电压低于约直流 13.5V 时，UPS 再恢复至原先状态，在此期间 UPS 长鸣并于面板显示告警。 电 池电压检测 放电时，UPS
