（广东理工学院）
摘要：在实验教学中，实验设备需要确保随时处于正常使用状态，以便教学能够顺利正常进行。遇到学生烧坏实验设备的情况，作为实验员，如何以最快的速度检查出故障以及维修完好呢，电力电子技术作为电气工程的基础学科，实验室的使用率高，出现故障的机率也比较大，本文就此介绍了电力电子实验设备的故障分析方法和维修方法，以方便实验员对实验设备的维护和管理。
关键词：晶闸管；单结晶体管；示波器；万用表
1引言
在实验室教学高利用率的情况下，设备的维护也需要投入大量的时间和精力，并以最快的速度使设备维修完好，确保实验教学的正常进行。作为实验室管理员，应该具备实验的电路原理理论知识和快速查找故障的技能。
2.实验电路原理和故障分析
电力电子实验设备具有四个实验模块：（1）晶闸管工作原理电路；（2）单相半控桥式电路；（3）单相交流调压电路；（4）三相交流调压电路。本文就此介绍前三个模块的工作原理和维修方法。
（1）晶闸管工作原理电路：当晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压（正脉冲）的情况下才导通，导通后门极失去控制作用。当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极承受何种电压，晶闸管都关断（灯不亮）。当主回路电压（电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。实验电路如图1所示：
故障现象：调节电位器，灯泡不亮。
分析：造成灯泡不亮的原因有很多种，需要逐级地检查电路，首先检查灯泡的电源电路，灯泡的供电电源由单相半控桥式电路提供，是把交流电220V降压到12V，再经过半控整流滤波得到的直流电压，用万用表检测变压器次级端电压，如果电压为零，则是变压器烧坏，更换变压器即可，如果变压器输出电压正常，可推断问题出现在单结晶体管门极触发电路上。
单结晶体管触发电路的调试以及使用过程中的检修，主要通过几个点的典型波形来判断某个元器件是否正常，通过理论波形与实测波形的比较来进行分析。
电容每半个周期在电源电压过零点从零开始充电，当电容两端的电压上升到单结晶体管峰点电压时，单结晶体管导通，触发电路输出脉冲，电容的容量和充电电阻RP的大小决定了电容两端的电压从零上升到单结晶体管峰点电压的时间。单结晶体管导通后，电容通过单结晶体管迅速向输出电阻放电，在R1上得到很窄的尖脉冲。单结晶体管触发电路中的电容充放电波形和输出脉冲波形如图3所示。
上方是电容充放电的波形，下方是输出脉冲的波形，调节电位器RP的大小，即是调节门极电压的导通角，电容充电时间越快，导通角越大，负载的平均电压就越大，灯泡就越亮。
如果检测到电容两端有充放电波形，而无论怎么调节电位器都不能检测到单结晶体管的输出电阻上有输出波形，则说明单结晶体管已损坏，需要更换。如果检测到电容两端没有充放电波形，则问题出在单结晶体管触发电路的供电电源上。此供电电源是由交流电220V通过变压器降压得到50V，再进行桥式整流、电容滤波、稳压管稳压得到18V的直流电压，而其中有一个环节出现问题都会导致电压为零。从降压环节开始用万用表检测每一个环节的电压值，就可知道是哪个元器件烧坏，直接更换即可。
同理，单相交流调压电路的控制电路也是由单结晶体管触发电路组成的，检修过程是一样的，不同的是触发信号在正负半周期都有输出脉冲。用示波器观察单结晶体管触发电路的输出信号端的波形，正负半周期都有输出尖脉冲，若不是如图4所示的波形，则说明可能是单结晶体管烧坏。
单相交流调压主电路由双向晶闸管组成的，交流电压不管是处于正半周期还是负半周期，双向晶闸管在有触发信号的情况下都可以导通。当无论如何调节电位器，灯泡都不亮时，查找故障应先从主电路着手，可用示波器观察晶闸管两端的电压波形，正常的电压波形在没有触发脉冲信号触发导通时，晶闸管两端承受的电压和电源电压相同，而当晶闸管触发导通后的理想压降为零。正常的晶闸管两端电压波形应如图5所示，如果异常，则说明双向晶闸管击穿烧坏，直接更换即可。
3.维修准备事项
维修工作能够顺利展开，首先是准备好替换的元器件，如双18V、双12V的变压器，同一型号的单向晶闸管、双向晶闸管、单结晶体管等元器件，还有检查故障的工具，如示波器和万用表，最后是应具备维修的工具，如电烙铁、螺丝刀、镊子等。
4.结语
只有熟悉了解实验设备的各个工作原理，按照电路的理论知识快速准确地找到故障原因，给维修工作带来极大的方便，而且也缩短了维修时间。
参考文献：
[1]郭荣祥，催桂梅主编.电力电子应用技术，北京：高等教育出版社，2013.12
[2]周渊深，宋永英.电力电子技术第2版，机械工业出版社，2010.1
基金项目：本文是广东理工学院科研项目《基于SQLServer实验室信息管理系统开发与建设》阶段性成果，项目编号：GKJ2016001。