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(huì)存在UPS出現(xiàn)故障的情況，針對(duì)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(cè)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(jiǎn)單,故首先檢查此部分電路。人為使該繼電器動(dòng)作,發(fā)現(xiàn)市電轉(zhuǎn)換正常,說明故障在市電電壓檢測(cè)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(cè)信號(hào)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(hào),該信號(hào)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(dòng)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(dòng)作,切斷市電通路,UPS轉(zhuǎn)為逆變輸出。

現(xiàn)測(cè)U5(LM339)的1腳電位為6V,正常為0V,測(cè)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(cè)市電輸入正常,30V檢測(cè)電平信號(hào)正常,說明故障是由于市電檢測(cè)電路損壞引起。根據(jù)上述市電檢測(cè)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(cè)電平升高;

②U5或外圍損壞。

首先測(cè)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(cè)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(huì)吸合。本例在市電輸入狀態(tài)下,測(cè)蓄電池兩端電壓為+26V,說明LM317正常,再測(cè)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(zhǎng)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(cè)蓄電池電壓為20V,低于放電終了極限值?？蛰d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(cè)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(zhǎng)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(cè)B1輸出端電壓為33V正常,測(cè)R103對(duì)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(dòng)作,就是蓄電池端電壓過低。測(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(huì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(huì)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(huì)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(cè)量后發(fā)現(xiàn)逆變器模塊部件對(duì)UPS外殼有176V的電壓,而外殼對(duì)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(cè)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(duì)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(hào),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(duì)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(tái)FUDEN(雙變換式1kVAUPS)交流無輸出。

故障分析:檢查其驅(qū)動(dòng)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(dòng)作,驅(qū)動(dòng)板無電。當(dāng)用直流電源代替外加充電板接于驅(qū)動(dòng)板時(shí)(處于直流工作狀態(tài)時(shí)),UPS能工作,這說明驅(qū)動(dòng)板上的主電源(驅(qū)動(dòng)板上主電源用于給驅(qū)動(dòng)板上其他部分供電,外接充電板與驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)電阻R54加于UC3845的7腳,當(dāng)UC3845啟動(dòng)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(hào),加于K793的柵極,R58、

為過流檢測(cè)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(dòng)信號(hào),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(dòng)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(dòng)板主電源部分,測(cè)量C15兩端有310V電壓,而K793沒有工作,查其柵極信號(hào)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(dòng)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(hào)開關(guān)更換。