UPS不間斷電源故障診斷實(shí)例及解決辦法

摘要：不間斷供電電源(UPS)是一種高可靠性的電子電源設(shè)備，但是依然會存在UPS出現(xiàn)故障的情況，針對此類情況，本文實(shí)例列舉了品牌故障以及實(shí)例解決辦法。

1山特UPS-500

故障現(xiàn)象1:逆變輸出正常,市電輸入時(shí)UPS無輸出。

故障分析:逆變輸出正常,使用市電時(shí)無輸出,故障主要存在于市電電壓檢測電路和市電/逆變繼電器轉(zhuǎn)換電路。由于這個(gè)繼電器轉(zhuǎn)換電路簡單,故首先檢查此部分電路。人為使該繼電器動作,發(fā)現(xiàn)市電轉(zhuǎn)換正常,說明故障在市電電壓檢測電路。此部分相關(guān)電路如圖1所示。

從此圖可以看出,當(dāng)市電輸入電壓為220V時(shí),經(jīng)變壓整流得到一個(gè)約為+30V的市電輸入檢測信號電壓,該電壓高低與市電輸入電壓成正比。此電壓經(jīng)R60、R59、C25濾波后,得到一個(gè)+2.4V的直流電平信號,該信號分別送到U5的7腳和U6的4腳。由-5V經(jīng)R54、RP5分壓得到的1.6V接至U5的6腳。此時(shí)U5的1腳、U6的2腳都輸出+12V的高電位,使后續(xù)電路中的繼電器不工作,市電的輸入與輸出保持連通狀態(tài)。當(dāng)市電電壓低至170V以下時(shí),U5的第7腳電位降至1.5V以下,低于第6腳的電位,第1腳輸出低電位,使后續(xù)電路中繼電器動作,切斷市電通路,UPS轉(zhuǎn)為逆變輸出;當(dāng)電壓高于260V時(shí),U6的第2腳輸出低電位,后續(xù)電路中的繼電器動作,切斷市電通路,UPS轉(zhuǎn)為逆變輸出。

現(xiàn)測U5(LM339)的1腳電位為6V,正常為0V,測2腳為0V,6腳和5腳電位正常,7腳電位為4V,正常時(shí)為2.4V,而測市電輸入正常,30V檢測電平信號正常,說明故障是由于市電檢測電路損壞引起。根據(jù)上述市電檢測電路的工作原理可知,引起U57

腳電位升高的原因有兩種:

①30V檢測電平升高;

②U5或外圍損壞。

首先測R59上端電位2.7V正常,說明故障是由于U5或外圍元件損壞引起。斷電查U5外圍元件均正常,重新加電測U5的1腳和U6的2腳電壓發(fā)現(xiàn)1腳為0V,2腳為6V,據(jù)此基本可斷定U5損壞,更換U5故障排除。

故障現(xiàn)象2:逆變無輸出,市電輸入不穩(wěn)壓,指示燈不亮,無告警聲。

故障分析:根據(jù)故障現(xiàn)象,應(yīng)首先檢查輔助電源。本機(jī)輔助電源電壓為+24V、+12V、+5V。輔助電源電路如圖2所示。

從此圖可以看出,+24V是繼電器線圈工作電源,+12V是整機(jī)控制輔助電源,+5V是整機(jī)的控制電源。當(dāng)缺少+12V或+24V時(shí),所有繼電器都不會吸合。本例在市電輸入狀態(tài)下,測蓄電池兩端電壓為+26V,說明LM317正常,再測LM7812輸入端電壓為+24V,但輸出端電壓為0,說明LM7812損壞,更換LM7812整機(jī)恢復(fù)正常。

據(jù)有關(guān)資料介紹,當(dāng)整機(jī)缺少+12V電壓時(shí),故障現(xiàn)象為UPS沒有任何反應(yīng),處于“死機(jī)”狀態(tài)。但在修復(fù)此故障后,又換上壞的LM7812開機(jī),現(xiàn)象為:市電供電時(shí),有不穩(wěn)壓的交流輸出(輸出電壓比輸入電壓高);逆變無輸出,此時(shí)指示燈不亮,沒有告警聲?？梢哉J(rèn)為,整機(jī)既然沒有+12V電壓,那么+5V電壓也就沒有。缺少+12V和+5V兩組電壓后,逆變電路也就無電壓輸出,指示燈也不亮,沒有告警聲。但由于繼電器的常閉接點(diǎn)把市電輸入與輸出構(gòu)成回路,故輸出的是未經(jīng)穩(wěn)壓的交流電壓。

故障現(xiàn)象3:市電正常時(shí)有輸出,若突然停電,UPS剛進(jìn)入逆變狀態(tài),蜂鳴器長鳴,隨即UPS輸出截止。

故障分析:因在市電正常時(shí)UPS工作正常,而在市電突然停電時(shí)UPS能進(jìn)入逆變狀態(tài),只是維持逆變時(shí)間短,說明UPS的整流、逆變和切換部分無故障,此種故障現(xiàn)象一般是由于蓄電池容量不足所致。測蓄電池電壓為20V,低于放電終了極限值。空載情況下,接入市電,打開開關(guān),綠色指示燈亮。斷開蓄電池與主機(jī)的連線,測連線兩端電壓為0V,說明充電電路沒工作。因充電電路不工作,使蓄電池長期得不到充電,而處于“虧電”狀態(tài),導(dǎo)致逆變時(shí)間短。此UPS的充電電路是通過U8(LM317)輸出一個(gè)可調(diào)整的電壓經(jīng)VD18為蓄電池浮充電的。首先測B1輸出端電壓為33V正常,測R103對地電壓為0V,查U8外圍元件正常,說明U8(LM317)損壞。更換U8,充電電壓為27V,UPS恢復(fù)正常。

故障現(xiàn)象4:不論接通市電與否,開啟UPS時(shí),既無市電輸出又無逆變器輸出,紅燈常亮,蜂鳴器常鳴。

故障分析:從故障現(xiàn)象看,不是輸出過電流而使過電流保護(hù)組件動作,就是蓄電池端電壓過低。測蓄電池電壓、電阻分壓器中點(diǎn)電壓、電壓比較器電壓、脈寬調(diào)制組件的電壓,比較正常值后可以證明不是輸出過電流,而是蓄電池電壓過低。從測量結(jié)果分析,由于蓄電池電壓下降,比較器輸出為0V,從而造成逆變器工作指示燈停止閃爍,蜂鳴器常鳴。另外,零電平使逆變器停止工作,檢查蓄電池電壓僅為5V左右(空載),初步判斷是蓄電池充不上電或蓄電池充電電路故障,于是把UPS接入220V市電電網(wǎng)后,拆掉蓄電池的連接線,從蓄電池的連接電纜上測得27V電壓,是正常的。判斷蓄電池充不上電的原因是蓄電池被過度放電或蓄電池被長期置于開路狀態(tài),而導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面,形成所謂蓄電池陰極板的“硫酸鹽化”。在所有損壞的蓄電池中,有60%～70%為極板硫化所致,蓄電池的極板硫化會生成白色的堅(jiān)硬的結(jié)晶硫化物,此物質(zhì)導(dǎo)電性極差,難以溶解轉(zhuǎn)化,因而易堵塞蓄電池極板間活性物質(zhì)交換的通道,阻礙電解液的對流,增大極板的內(nèi)阻,使蓄電池內(nèi)正常的電化學(xué)反應(yīng)不能進(jìn)行,導(dǎo)致蓄電池容量降低,活性物質(zhì)脫落。在陰極板上形成的硫酸鹽越多,蓄電池的內(nèi)阻越大,蓄電池的可充放電性能越差。因此,只要防止和消除極板的硫化就可增強(qiáng)并延長蓄電池的使用壽命。

UPS的蓄電池充電電路輸出的27V充電電壓對單只蓄電池進(jìn)行過充電,15min后,蓄電池電壓升至10.5V,此激活蓄電池方法必須采用限流充電,必須嚴(yán)格遵循產(chǎn)品說明書要求,否則會大大降低其使用壽命。一般空載14～15V,即視為已充足了。

2APC系列UPS故障案例

(1) APCSILCONDP32OE(秀康)

故障現(xiàn)象:UPS在試機(jī)時(shí),開機(jī)后就跳到旁路狀態(tài)并發(fā)出報(bào)警,不能帶負(fù)載。

故障分析:UPS供電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)連接如圖3所示。裝有外置維修旁路開關(guān)S3,其閉合時(shí)由維修旁路向負(fù)載供電。UPS輸入開關(guān)S1和輸出開關(guān)S2處于斷開位置。

為了進(jìn)一步診斷UPS故障,結(jié)合故障現(xiàn)象進(jìn)行試開機(jī)。斷開旁路開關(guān)S3,合上市電輸入開關(guān)S1,按面板“C”鍵、“#”鍵改為充電,合上直流保險(xiǎn)(F20、F21),完成操作后,UPS均正常;合上輸出開關(guān)S2,帶上負(fù)載,同時(shí)觀察LCD面板的電流、電壓及負(fù)載顯示,發(fā)現(xiàn)顯示負(fù)載快速從0%上升到53%,而輸出的A相電流上升為14A,B相和C相電流均為0A;同時(shí)UPS發(fā)出報(bào)警聲并轉(zhuǎn)到機(jī)內(nèi)旁路工作狀態(tài);故障顯示為:

“bypassisoutoftolerance”

“mainsisoutoftolerance”

“mainsisoutmomentoutoftolerance”

由于UPS已出現(xiàn)故障并轉(zhuǎn)為旁路工作狀態(tài),這時(shí)將輸入開關(guān)S1斷開,而UPS馬上又轉(zhuǎn)為蓄電池供電模式工作狀態(tài),輸出電壓三相均正常;此時(shí)再合上輸入開關(guān)S1后,UPS內(nèi)部馬上發(fā)出很大的“吱啦吱啦”聲(似乎是從機(jī)內(nèi)底部發(fā)出);迅速關(guān)掉UPS。整個(gè)試機(jī)過程出現(xiàn)三個(gè)現(xiàn)象:

①市電工作時(shí)出現(xiàn)過載而轉(zhuǎn)為旁路工作狀態(tài);

②斷開市電開關(guān)S1時(shí),UPS轉(zhuǎn)為蓄電池供電狀態(tài),工作正常;

③此時(shí)合S1時(shí)UPS發(fā)出異常的聲響。

首先認(rèn)為UPS輸出線路有問題,否則就不會出現(xiàn)顯示輸出A相的電流,二是認(rèn)為UPS的Delta逆變器有問題,主逆變器無問題(蓄電池逆變工作模式正常)。

打開前面板后,準(zhǔn)備檢查機(jī)內(nèi)逆變器模塊,而手無意中接觸到逆變器模塊時(shí),被電了一下,并且感覺很嚴(yán)重;然后用萬用表測量后發(fā)現(xiàn)逆變器模塊部件對UPS外殼有176V的電壓,而外殼對別的地方無電壓;可以確定UPS內(nèi)部有漏電現(xiàn)象,并且此電壓不是虛電壓。而此時(shí)輸入開關(guān)S1和輸出開關(guān)S2都處于斷開狀態(tài);初步判斷為S1、S2空氣開關(guān)有漏電現(xiàn)象。用萬用表分別測量S1和S2的上下端口,果然發(fā)現(xiàn)空氣開關(guān)S2的第一聯(lián)的上下端口對地及零線排都有電壓,為176V,而別的端口無電壓,可以確定S2空氣開關(guān)有問題。

同時(shí)聯(lián)想到UPS的輸出A相出現(xiàn)電流,而S2開關(guān)的第一聯(lián)卻恰恰接的是A相,可以確定問題就出現(xiàn)在S2上。

拆除S2開關(guān),將其余的線纜頭包扎好;再次進(jìn)行開機(jī),果然一切順利,UPS工作正常。仔細(xì)觀察此空氣開關(guān),這是一個(gè)四聯(lián)的空氣開關(guān),在開關(guān)上標(biāo)有連接線的記號,第一聯(lián)應(yīng)接零線(N)、第二、第三、第四聯(lián)應(yīng)接相線(L);然而在用戶的配電盤上發(fā)現(xiàn)所有的四聯(lián)空氣開關(guān)的接法都是錯(cuò)誤的:第一、第二、第三連接相線(L),第四連接零線(N);改正所有接線錯(cuò)誤的空氣開關(guān),重新開機(jī)并且加上負(fù)載,UPS工作正常。對于四聯(lián)空氣開關(guān),應(yīng)正確連接零線和火線。UPS的輸入空氣開關(guān)及輸出空氣開關(guān)最好都用三聯(lián)的。

(2) APCSmart系列UPSAPCSmart系列UPS常見故障及解決方法見表1。

3FUDEN-1kVAUPS

故障現(xiàn)象1:一臺FUDEN(雙變換式1kVAUPS)交流無輸出。

故障分析:檢查其驅(qū)動電路板上無68V工作電壓(見圖4),外加交流電時(shí),保護(hù)繼電器S1和S2動作,驅(qū)動板無電。當(dāng)用直流電源代替外加充電板接于驅(qū)動板時(shí)(處于直流工作狀態(tài)時(shí)),UPS能工作,這說明驅(qū)動板上的主電源(驅(qū)動板上主電源用于給驅(qū)動板上其他部分供電,外接充電板與驅(qū)動板上主電源并聯(lián),以便向外接蓄電池提供大的充電電流)沒工作。用萬用表檢查大功率器件,發(fā)現(xiàn)電源開關(guān)管K793損壞,更換后故障沒有排除,按實(shí)物檢查發(fā)現(xiàn)這部分電路是獨(dú)立的。驅(qū)動電路的工作原理是:UR2為整流橋,C15為濾波電容,電源通過啟動電阻R54加于UC3845的7腳,當(dāng)UC3845啟動后,正常工作電源由反饋繞組及VD29、C43、C45構(gòu)成。UC3845為專用PWM脈沖產(chǎn)生集成電路,它的6腳輸出PWM信號,加于K793的柵極,R58、

為過流檢測電阻,當(dāng)K793工作電流過大時(shí),由于R58上電壓高于規(guī)定值,UC3845關(guān)閉其6腳的驅(qū)動信號,K793停振。由圖4可以看出,K793擊穿,R58必?fù)p壞,檢查R59,R59也已損壞,更換R58、R59后故障依舊不能排除。切斷驅(qū)動板主電源交流輸入部分與其他交流輸入部分的聯(lián)系,單獨(dú)給整流橋UR2加電檢查驅(qū)動板主電源部分,測量C15兩端有310V電壓,而K793沒有工作,查其柵極信號通路,發(fā)現(xiàn)R56、R57均損壞,更換R56、R57后還是不能工作,向前檢查PWM驅(qū)動集成電路UC3845的7腳與8腳之間短路,換上新UC3845后,UPS恢復(fù)正常。故障現(xiàn)象2:UPS主開關(guān)置OFF位置時(shí),接入市電,逆變指示燈亮,蜂鳴器不能鳴叫,同時(shí)機(jī)內(nèi)還伴有“噠噠”的聲音,將UPS主開關(guān)置于ON位置時(shí),一切工作正常,但關(guān)主開關(guān)時(shí)不能夠切斷電源。故障分析:打開機(jī)殼,可以看到UPS主開關(guān)主要控制直流和交流的輸入。根據(jù)故障現(xiàn)象分析,判斷是控制交流部分的開關(guān)失靈,始終成常閉(短路)狀態(tài)。斷開市電,關(guān)掉主機(jī)開關(guān),將機(jī)內(nèi)蓄電池組在左端接線上的熔斷器和連接線分別取下、焊開,然后再焊下主開關(guān)的四根接線(注意記住接線位置)。拆開主開關(guān),發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)焊接在了一起,可能是由于瞬間負(fù)載太大的緣故而形成點(diǎn)焊。分離主開關(guān)點(diǎn)焊了的觸點(diǎn),并清除觸點(diǎn)上的黑碳,重新接好后,故障消除。如拆下開關(guān)已不能使用,可以購買一同型號開關(guān)更換。