KJK-1型晶闸管节电控制装置故障检修指南

KJK-1型晶闸管节电控制装置的电路特点是以单片机（MCU）为核心，对过载、短路、断相等保护信号的处理，也采用数字电路的全数字化电器设备。各种保护信号仍由硬件手段生成，但移相触发脉冲是依靠软件手段生成的，仅末级功率放大电路仍由功率放大管和脉冲变压器电路组成。整机电路功能可分为两大块，图5-27为保护信号生成电路，图5-28为MCU（移相脉冲形成）电路，两者的信号交接点为晶体管Q4的集电极。Q4输出的保护信号对MCU的控制，是将其复位脚强制为低电平，使MCU处于强制复位状态。将Q4的集电极与电路板脱开，两块功能电路便可以独立出来。MCU电路能独立完成依据功率因数检测信号输出移相脉冲信号，使主电路晶闸管正常工作的任务，非常便于电路的检测和检修。电路检修需予注意的地方：

1）MCU正常工作的三要素：电源、时钟和复位信号，是MCU正常工作的三要素（3个必要条件），三条件缺一MCU即不能投入正常工作。

MCU需要稳定的+5V供电，电源的稳定度应满足5%以内，一般由集成稳压器供电来保证。3脚和1脚为供电电源引脚；MCU内部流转的是数字“脉冲流”信号，需要一个基准时钟信号来协调，统一步骤。4、5脚为4MHz晶振元件外接引脚，与内部电路配合，构成4MHz振荡器，提供系统运行所需的基准时钟信号。时钟电路正常工作时，用示波器可测得两引脚的振荡波形，为正弦波，输出脚峰值电压接近5V，输入脚稍低。也可用数字万用表的直流电压档测量两引脚电压，5脚约为2.4V，4脚约为1.8V，两引脚电压有所差异。若测得两引脚电压为0V或+5V，说明可能是晶振或内部电路损坏，处于停振状态；28引脚为复位控制脚，外接RC积分电路，上电时形成一个低电平复位脉冲信号，输入MCU，使MCU内部各电路单元“各归本位”，进入待机工作状态（本机电路实质上是进入了工作状态）。复位电路是在上电瞬间，利用电容两端电压不能突变的原理，产生一个低电平的脉冲信号输入，在常态时（电容充电过程结束后），该脚电压应为高电平+5V。由于低电平脉冲形成的时间极短，仅为1ms左右，用示波器或万用表都很难捕捉并测量出。怀疑复位不良，测引脚电压为+5V，可采用人工复位法，将28脚与电源地之间瞬时短接一下，或在28脚与地之间，并接1μF电容试验，MCU若能正常工作，说明原电容器容量过小或失效，若仍无效，在确定电源及各路输入信号都正常的前提下，和拆掉电容（断开Q4集电极）后，测量28脚电压值远远低于+5V，可以判断MCU芯片损坏。

我们从电路图中看到的仅仅是MCU的硬件电路，正常工作中，MCU内部还有我们看不到的依赖硬件基础运行的软件程序，执行这个软件程序需要多个条件，当条件不具备时，程序会停止运行，“卡死”于某个关节上。

2）需要注意！实践证明，在供电正常的情况下，MCU芯片本身的故障率是很低的，MCU不能正常工作，除了三要素工作条件不能满足以外，导致其停止工作还常有以下原因：

①故障信号输入或其他禁止输出信号存在。如故障信号输入28脚时，将该脚电压钳制为低电平，MCU处于复位状态，停止工作。

②其他引脚的电平状态有可能关系到MCU内部的程序运行，如6、7脚正常时应为+5V高电平，若因电路印制电路板铜箔断裂或虚焊等原因，造成相关引脚电平值变化，可能出现程序运行失常或停止。

③电网同步信号输入电路采用6只光耦合器，以“三相全波整流”的电路形式将一个周期内的6个对应晶闸管电流过零点的脉冲信号输入MCU的10、11、12引脚，当因电路原因使同步信号异常时，如仅有5个同步信号输入MCU，不符合对同步信号的正常采样要求，MCU实施“软件锁定”，使六路脉冲停止输出，也会出现程序运行停止的现象。

以上3个现象都有可能造成MCU程序运行中止、MCU不工作（死机）的故障现象，在确定MCU工作三要素正常以后，应该进而检查MCU其他引脚的电平状态，以及各路输入信号是否满足MCU“能正常工作”的要求。

因而要考虑MCU系统智能化控制的特点，工作条件不满足，或存在故障状态，程序就会停止运行（或换一句话说，会处于故障锁定，输出禁止状态），但通常并不是MCU芯片本身坏掉了。

3）故障保护电路（数字集成电路）的检修特点：对由电流互感器采集取得的模拟电流信号，用数字电路处理为故障报警信号，和利用三相电流检测信号，处理得到断相故障信号，并能区分运行和停机状态，整个保护电路简洁可靠，而有巧妙构思。

数字电路传输信号的可靠性和抗干扰性能要优于模拟电路，输出脚只有H、L两个电平状态，12V供电情况下，H（高）电平约为12V，L（低）电平约为0V。(www.xing528.com)

数字电路的输入信号H、L电平值有一个范围，如高于2/3电源电压，则认为是输入高电平，低于1/3电源电压，则认为输入为低电平，这大大提高了输入信号的噪声容限电平，提高了电路的抗干扰能力。以过载保护电路为例，当电流信号上升，到达A1d异或门的12输入脚的8.4V的电压阈值时，A1d异或门电路输出高电平过载保护信号。如果以模拟电路的视角来看该级电路的话，则A1d电路如同一个基准电压值为8.4V的电压比较器电路，输入信号电压低于此值时，输出为低电平；高于此值时，输出过载保护信号。

因为数字电路的输入、输出信号电平值是固定的和可知的，根据输入、输出脚的电平状态，可方便和准确判断该电路的好坏，故障检测尤为便利。

[故障实例1]用户送修KJK-1型晶闸管节电控制装置，反映装置只能自动运行，不能手动操作起、停。分析图5-28电路，手动/自动控制切换是由K1开关来实施的，且手动控制是由起、停按键控制单向晶闸管2P4M的导通和关断，达到控制MCU的工作电源的有、无来实现的。上电，检测晶闸管2P4M的阳极无10V电源，查得K1的触点氧化，使10V供电没有加到由2P4M构成的手动起、停电路上。更换开关K1，故障排除。

[故障实例2]KJK-1型晶闸管节电控制装置，起动即报断相故障，不能投入运行。先在停电状态下用自制的晶闸管检测器，检测发现晶闸管模块中的一只单向晶闸管，送入触发电流时，不能导通，另两只晶闸管模块正常。更换损坏模块，试机正常。

[故障实例3]KJK-1型晶闸管节电控制装置，上电即报断相故障，不能起动运行。上电未起动前，三相电流检测信号为零时，报断相故障，这应该是断相故障检测电路误报故障了。上电检测A1a、A1b异或门电路的3、4输出脚，都为正常低电平，说明故障信号不是本级电路报出，但测隔离二极管负极，电压值为9.1V，测A2b的2输出脚，接近12V。测量结果，说明故障出在A2c、A2d两级故障信号记忆电路，隔离二极管负极的9.1V电压值，是A2d电路误输出后由正反馈电路返回的电压。将正反馈支路断开后，测此电压变为0V，测A2c的14脚为低电平，13脚为高电平，本级电路的输入/输出逻辑关系是成立的，该级电路正常，但测A2d电路和输入和输出脚，均为高电平，不符合反相关系，显然是该级电路坏掉了。更换CD4009六反相驱动器以后，故障排除。

[故障实例4]送修KJK-1节电控制控制器，故障为自动/手动，均不能起动，输出端无三相电压输出。测MCU的28脚为静态+5V高电平，说明不是故障信号禁止MCU无输出，怀疑是系统复位不良，使MCU不能投入正常工作。设备上电后，将28脚与电源地用导线短接一下，再松开，手动和自动起动运行正常。拆下0.47μF电容，用电容表测其容量，已经在0.1μF以下。因电容容量严重减小，使复位脉冲出现的时间不足以满足MCU两个时钟周期的宽度要求，复位无效，MCU不能投入正常工作。

更换优质电容器后，试运行正常。

[故障实例5]送修KJK-1节电控制控制器，故障为自动/手动，均不能起动，输出端无三相电压输出。初步判断MCU的工作三要素不具备，测外接晶振的4、5脚电压偏离正常值，更换晶振后，故障依旧，判断为MCU芯片不良。找出厂家给予配置的MCU芯片（已经写入程序），更换后，运行正常。

[故障实例6]一台KJK-1节电控制器，操作无反应，检查手动/自动控制电路，均无异常。进一步检查MCU芯片工作的三要素条件电路，也无问题。其他引脚的电平值，也符合要求。

再检测同步信号（脉冲）输入脚，都为0V的低电平，但测量12脚电平值远远高于10、11两脚。用示波器测量，发现一个电网周期内，只有一个脉冲信号输入12脚，查出一只光耦合器不良，更换光耦合器后，故障排除。

同步电压采样电路的一只光耦合器损坏，一个电网周期内只采集到5个电网过零同步信号，MCU判断同步电压采样不良（或内部处理电路不能得出移相信号），故锁定了三路移相脉冲信号输出，表现为不能进行运行操作。