山特UPS电源维修

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(San ak) 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C1kC2kC3k额定容量(输出) 1kVA2kVA3kVA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)**载能力110%(10s)130%(200ms)电池直流电压36V96V密封免维护电池12V/7.2Ahx32V/6.5Ahx82V/7.2Ahx 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RS 232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)14.5kg35kg36kg外形尺寸(mm)WxDxH145x 405×220195×455× 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VR 301可得到110V的充电电压Uch， 同时TX 1的副边还为功率因数校正电路提供驱动电源PF VCC+、PF VCC 0、PF VCC-； 该反激式变换器由开关型PWM集成电路UC 3845(即U 206) 控制， CPU通过(加在TLP 521上的)信号控制UC 3845的工作。当有市电时， TLP 521截止， UC 3845起振， 正常工作， 给蓄电池充电； 当无市电时：TLP 521导通， 将定时电容(C221A) 对地短路：UC 3845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的基较，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*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、VD 507、VD 508和电感L 501、L 502送至=DC BUS(=400V) 维续提供电源给逆变器， 使供电不致中断， 并用U 501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U 501(SG 3525) 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功车因数校正电路如图6所示，输入交流电经CT2，电感L1、L2，整流桥BR02、VM1A、U305、U10组成升压斩波电路：在电容C320、C332、C334、C338及C313、C321、C333、C335上产生=370V的BUS电压作为逆变器输入， 经逆变器的转换， 产生正弦交流输出。与此同时， UC 3854 将检测市电电流和市电电压，对功率元件进行控制，使输入电流的波形与电压波形相近，相位相同， 以提高输入功车因数， 避免对电网产生谐波干扰。稳定的DC BUS有助于稳定交流输出电压， 因此要特别注意DC BUS电压的稳定和准确。本机由CNTL直接根据输入交流电压的高低和当前=BUS电压高低进行控制， 不需人工调整DC BUS电压。国逆变器电路
⑥逆变器电路如图7所示，C320、C332、C334、C338及C313、C321、C333、C335和VM12、VM13及VM 5、VM 7组成半桥式逆变器， L 5、L 6、L 7及C 11、C 12组成低通滤波器， 在CNTL所产生的PWM信号控制下， 经由U 2、U 3隔离驱动， 推动半桥逆变器两功辛管工作， 产生正弦波输出。①输出电路如图8所示， 当CPU检测到逆变器工作正常后， 发出IN RLY信号， 使RL 04切换到逆变器输出，反之，则仍由旁路输出，逆变器和旁路输出电压通过CN17L、CN17N向负载供电，并由CT 1和VD 61、VD 62、VD 63、VD 64、R 71进行负载侦测， 将LC+、L.C-送到CNTL板，供面板显示及其他保护用。
(2)控制板电路工作原理①输入CPU的各监测信号电路(a)过零产生器电路市电过零产生器和逆变器过零产生器均采用此电路，如图9所示·220V交流市电输入经R61送至运算放大器U5的反相端，R59R60设置U5的静态工作点，组成交流差动放大器，输入为正弦皮，输出为方波。另由C55和R61组成滤波器，滤掉输入正弦波的高频谐波，VD13将电位减少至约340mV，并通过C22滤波使其输出方波波形更加**。CPU通过对该方波零点的侦测(即通过对两久上升沿下降沿的侦测) 可以确定其相位与频率， CPU根据所测得的相位来设定逆变器的相位， 以达到同相的目的。(b)电流峰值保护电路此电路为典型的比较器电路， 如图10所示·通过(PS DR) 送出CT 1侦测的负载电流， 将其转换为直流电压信号，经R82送至U7的同相端，并在反相端设一阈值电平+5V，R84为上拉电阻，将U7的1脚置为高电平；RS5为限流电阻，将信号送至U4的4脚。在正常带载工作时，CT1侦测的负载电流信号为小于5V的直流电压量，故U7的输出为一低电平，使U 4不致被夏位：当UPS**载或在瞬间投入大容量整流性负载或大容量电感性负载时，CTI侦则的直流电压会**+5V， 从而使U 7的输出为高电平， 将U 4复位， 进而关闭PWM信号：UPS停止工作， 此时面板上55%负载灯和FAULT灯会一起亮， 蜂鸣器长呜。保护点设置为峰值电流：额定电流-3：1·C1k额定输出电流为4.5A；C21额定输出电流为95AiC3k额定输出电流为13.6A。(c)输出电压监测电路逆变输出及市电电压监测均采用此电路，如图11所示。此电路采用运放进行全波整流， 220V交流从IN VL端输入。在市电正半周时， 经R 43、R 42、R 34分压·由IVV输出至CPU：因U 3反相端电压比同相端电压高，其输出为低电平，VD10反向偏置，故U3在正弦波正半周时不起作用：负半周时，同相喘电压**反相端， U 3输出为高电平。VD 10正向偏置， 将此高电位输出给CPU， 从而使IN VV为一全波整流脉动波形(市电电压侦测电路在PS DR板上结构与IN VL一样) 。CPU会根据IN VV侦测值来判断逆变器是否已达到稳定。
断逆变器是否已达到稳定。(d)温度监测电路如图12所示·当温度正常时， +5V通过温控开关(在PS DR散热片上) 加至R 14， R 14与GND之间接有C 34和热敏电阻NTC 1， 因而输入到CPU的是高电平； 当本机温度过高时， 温控开关断开， +5V中断， 温度信号变为低电平。CPU识别此信号后， 发出过热保护报警信号，UPS关机：如果温控开关失灵， 当温度过高时， NTC 1将会随温度上升而减小阻值， 渐渐将温度信号拉为低电平， 直到CPU识别温度信号， 做出相应保护动作(其中温控开关的动作温度为80℃，高电平>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、开机清音、开机自检四种功能，如图13所示。开机过程用手触摸面板上SW ON开关约1秒， 电池电压从CN 1的16脚送到15脚， SW POWER与SW1接通(SW1与SW-ON为同一信号)，此信号分为两路传递：经VD 2到PS DR板的QS基较， 且PS DR的ZD 01(12V稳压管) 工作， 将SW-ON电压箝位于1245V左右， 使QS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源信号。