動車組熒光燈逆變器故障研究分析

劉沈

摘 ?要：我們針對目前動車照明系統的現實狀況，對具有非常高的品質且成本較低的能夠采用計算機進行控制，并且有著非常好的保護功能的熒光燈逆變器，進行了主要的研究。

關鍵詞：熒光燈逆變器;PIC單片機;預熱啟輝;異常狀態保護

我國在汽車領域的發展速度較為迅速，由此也在汽車照明這一方面對企業提出了更高的要求，尤其是在動車這一領域對其照明要求要更高。在其他國家尤其是發達國家，他們對人在開車時的安全非常重視，因此為較為高級的動車配備了較好的逆變器，燈管等一系列的照明系統。但是我國在動車照明這一領域一般來說都不是非常的重視，普遍認為動車的照明只需要一個燈泡也就是熒光洞就可以了。照明系統的逆變器也是非常簡單的，沒有較好的性能，因此其逆變器的使用壽命也不是非常久，往往過一段時間后就會出現各種各樣的故障，甚至會出現短路等重要的問題，從而出現更大的事故。而動車的生產廠家之所以不為動車配備較好的逆變器，使因為逆變器的成本太高，會大大增加動車的生產成本從而加重企業的負擔，也會導致動車在市場中的競爭力下降。本篇文章面對這樣的動車照明現狀，在對市場上各種逆變器分析研究的基礎上，結合我國動車領域的特點，研制出了一種性能方面較為優良，且只生產成本低并具有較好的保護功能的熒光燈逆變器。

1熒光燈逆變器的工作原理

逆變器是通過單片機技術來進行控制，從而在逆變器運行過程中出現異常狀態時，對其進行較為有效的保護，并且增加熒光燈在點亮前的燈絲預熱程序從而提高了燈管的使用壽命。逆變器的額定電壓是24伏，額定功率是20瓦。逆變器在工作過程中的工作原理是：打開開關聯通好電源電路后，單片機通電就開始工作了。通過對電阻進行取樣來檢測出此時電源的電壓。當電源的電壓比32伏高或者說比18伏低的時候，單片機就會停止輸出，進入到保護的狀態。如果檢測的電源電壓是正常的，那么逆變器就會進入到工作的程序當中，向外輸出大約每2.5秒50千赫茲至35千赫茲的方波。這個時候因為輸出燈管的回路，正處于偏離的狀態，因此燈不啟輝。但是依舊會有較為充足的電流會流過公司讓公司處在較為充分的預熱狀態，從而轉入30千赫茲的工作狀態。使燈管回路諧振、啟輝，點亮燈管，這樣避免了冷態時啟動燈管造成的大電流沖擊而大大降低燈管壽命，并且在此過程中，PIC單片機還不停地采樣整個電路的工作電流，一旦電流出現異常。例如： （1）燈管在回路開路的過程中造成了空載的狀況，使得單片機的程序進入到保護的狀態從而不停地發出啟輝的信號，一直到排除相應的故障后，才會進入到正常的工作狀態中，從而將燈管點亮。（2）單片機會在燈管的回路發生短路的情況或者燈無法啟輝從而產生了較大的電流的時候檢測到異常情況，然后單片機會停止輸出信號波形，讓電路停止運行。當故障排除電路重新正常工作的時候，單片機會穩定的輸出方波信號，推動MOS管交替導通工作，并且和變壓器一起形成一個推挽電路，從而得到一個有著較大功率輸出的方波信號。同時電感電流共同組成諧振回路來讓燈管的兩遍擁有足夠的電壓來讓燈能夠啟輝，從而保持穩定的電流讓燈管能夠正常的工作。

2實現方法該熒光燈逆變器的設計由兩個部分組成

2.1軟件部分.

這是熒光燈逆變器的重點，它編制的好壞對逆變器影響很大，下面用流程圖加以說明，如圖1所示。

2.2故障分析

（1）對C2 電容產生故障的愿意進行分析

故障表征：燈管沒有亮起來。

故障原因：C2 電容的容量比額定工作容量 0.018uF要低。

原理分析：C2 電容與變壓器 T1 繞組配合，他們兩者相互配合起到了并聯諧振的重要作用，這個時候變壓器進行繞組再整個過程中起到了電感的作用，當滿足公式：WL等于WC分之一的時候并且二者的方向是相反的時候會發生并聯諧振的現象，此時電源的有功功率就會達到最大值，而變壓器也會獲得最大的能量。熒光燈會在變壓器的輸出繞組的電壓達到最大值的瞬間被點亮。。而當C2電容的容量低于額定工作容量的時候，就無法產生并聯諧振。也就無法在瞬間產生高壓，從而點亮熒光燈。

（2）電容產生故障的原因分析

故障原因：電容 C3 電容容量比額定工作容量 100uF低。

原理分析：只有保持持續的直流電供應，才能使得三極管進行自激振蕩。否則當交流信號顯示為負半波的時候，三極管會截止二無法產生振蕩的現象。電路剛通電的時候，外接的電壓在電容電感進行的整流濾波和抑制浪涌后，可以通過電容和電阻為三極管的基極提供穩定的電壓。當電路板的電路是實現了動態平衡后，電路由于R5電阻過大而導致的能量消耗過多，所以改成了由變壓器T3繞組將獲得的感應電流在二極管的整流后經過電容C3提供給三極管。三極管會因為C3工作時間太長或者其它原因導致比額定工作容量低的情況無法獲得持續足夠的直流電，而無法進行靜態的工作，由此無法實現自激振蕩。

（3）三極管故障分析

故障表征：燈管沒有亮。

故障原因：三極管被損壞，電路無法完成振蕩。

原理分析：逆變器的核心部位是三極管，逆變器的本質就是逆變器的各個電子元件與三極管進行配合，從而完成自激振蕩。兩個型號相同的三極管會相互進行導通。但是由于制作工藝上面的原因，使得兩個三極管的導通時間是不一樣的。如果TR1最先實現導通，那么這個時候變壓器的繞組T2的上面的一部分就會和T1的上部分線圈獲得電流，而T2和T3的上端互相作為同名端。同時繞組T2和T1的電壓方向是相同的。當TR1被導通后，變壓器的上端繞組就被TR1接通了，因此T2、T1的上下端就變成了負正。TR1斷開后。T2的正電壓就加到了TR2的基極，由此TR2被導通。

2.3維修方案及驗證

（1）將電路板用洗板水進行清洗，然后需要認真的觀察上面的各個元件的外觀是不是有發黑或者是燒焦的痕跡，同時仔細檢查各個電阻和三極管有沒有松動的現象，特別是要注意檢查電路板上的電容元件是不是存在著鼓包或者是爆裂漏液的情況出現。

（2）將電路板上出現問題的元件的相關焊點用熱風槍進行加熱，然后洗板水進行清洗，清洗后要在電路板上涂助焊油。在管腳的地方均勻的將融化的焊錫涂抹上，然后將問題元件取下來。

（3）將新的元件安裝在管腳的地方，然后用一定溫度的電絡鐵將元件焊在電路板上，在將元件進行焊接的過程中要注意正負極的問題，完成后需要對管腳的地方進行認真的檢查，查看是否有虛焊、脫焊的問題以此來保證焊接過程的完美。

（4）焊接結束后要對電路板進行通電的實驗來確保熒光燈能夠正常的進行發光。逆變器在AC120V的穩定電壓下可以正常的進行工作。因此我們需要對它進行點溫實驗。我們可以以故障1為例子，將電路板的電容更換后使得逆變器可以正常使用后，每間隔一個小時就對更換的電容進行點溫，同時將其與新的電路板中的相應位置的電容所產生的點溫的數據進行對比分析，來保證電容在工作中的狀態是正常的。通過實驗我們可以發現更換后的電容在工作中的溫度隨時間的增加在升高，在工作正常的情況下六小時后，溫度慢慢的保持在40到50攝氏度著個區間，并且對比誤差在1攝氏度，在誤差范圍內，因此證明方案是可行的。

3.結語

我們在對逆變器進行工作的原理和產生故障的原因進行分析的時候發現：因為電容的容量不足從而導致熒光燈不亮是逆變器比較常見的故障。逆變器的電容容量會隨著逆變器的使用時間而出現較大的下降。因此我們在檢查逆變器的故障的時候需要重點關注逆變器的電容容量。我們在對逆變器進行維修的過程中，可以利用替換逆變器的元件的方式來修復，這可以降低逆變器的維修成本。

參考文獻：

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