UPS系統(tǒng)的測(cè)試
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時(shí)間：2012-01-10
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
一、穩(wěn)態(tài)測(cè)試
所謂穩(wěn)態(tài)測(cè)試是指設(shè)備進(jìn)入“系統(tǒng)正?！睜顟B(tài)時(shí)的測(cè)試，一般可測(cè)波形、頻率和電壓。
1.波形
一般是在空載和滿載狀態(tài)時(shí)，觀測(cè)波形是否正常，用失真度測(cè)量?jī)x，測(cè)量輸出電壓波形的失真度。在正常工作條件下，接電阻性負(fù)載，用失真度測(cè)量?jī)x測(cè)量輸出電壓波形總諧波相對(duì)含量，應(yīng)符合產(chǎn)品規(guī)定的要求，一般小于5％。
2.頻率
一般可用示波器觀測(cè)輸出電壓的頻率和用“電源擾動(dòng)分析儀”進(jìn)行測(cè)量。目前UPS的輸出電壓頻 率一般都能滿足要求。但當(dāng)UPS的頻率電路，本機(jī)振蕩器不夠精確時(shí)，也有可能在市電頻率不穩(wěn)定時(shí)，UPS輸出電壓的頻率也跟著變化。UPS輸出頻率的精度一般在與市電同步時(shí)，能達(dá)到±0．2％。
3.輸出電壓
UPS的輸出電壓可以通過(guò)以下方法進(jìn)行測(cè)試判斷：
(1)當(dāng)輸入電壓為額定電壓的90％，而輸出負(fù)載為100％或輸入電壓為額定電壓的110％，輸出負(fù)載為0時(shí)，其輸出電壓應(yīng)保持在額定值±3％的范圍內(nèi)。
(2)當(dāng)輸入電壓為額定電壓的90％或110％時(shí)，輸出電壓一相為空載，另外兩相為100％額定負(fù)載或者兩相為空載，另一相為100％負(fù)載時(shí)，其輸出電壓應(yīng)保持在額定值±3％的范圍內(nèi)，其相位差應(yīng)保持在4°范圍內(nèi)。
要在不平衡負(fù)載情況下，使負(fù)載電壓的幅值和相位，保持在允許范圍內(nèi)，逆變器的設(shè)計(jì)就必須做到每相都能單獨(dú)調(diào)整。在對(duì)每一相電壓的幅值和相位分別控制的情況下，可以做到三相負(fù)載電壓始終是對(duì)稱(chēng)的。有的UPS不是每相都能單獨(dú)調(diào)整，所以，當(dāng)接單相負(fù)載時(shí)，輸出電壓就會(huì)出現(xiàn)明顯的不平衡。對(duì)于這類(lèi)UPS，就不能進(jìn)行此種測(cè)試，使用時(shí)，也必須使三相負(fù)載盡量平衡。
另外，上述的不平衡負(fù)載一相為空載，另外兩相為額定負(fù)載或者兩相為空載，另一相為額定負(fù)載的條件較為嚴(yán)酷，有的機(jī)器是在不平衡負(fù)載為兩相為額定負(fù)載，另一相為70%的額定負(fù)載或者一相為額定負(fù)載，另兩相為70％的額定負(fù)載條件下來(lái)測(cè)試輸出電壓（各相電壓，線電壓）的穩(wěn)壓精度和三相輸出不平衡度。
(3)當(dāng)UPS逆變器的輸入直流電壓變化土15％，輸出負(fù)載為0％—100％變化時(shí)，其輸出電壓值應(yīng)保 持在額定電壓值±3％范圍內(nèi)。這一指標(biāo)表面上與前面所述指標(biāo)重復(fù)，但實(shí)際上它比前面的指標(biāo)要求更高。這是因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)的輸人信號(hào)在大范圍內(nèi)變化時(shí)，表現(xiàn)出明顯的非線性特性，要使輸出電壓不超出允許范圍，對(duì)電路要求就更高了。
4.效率
UPS的效率可以通過(guò)測(cè)量UPS的輸出功率與輸入功率求得。UPS的效率主要決定于逆變器的設(shè)計(jì)。大多數(shù)UPS只有在50％—100％負(fù)載時(shí)才有比較高的效率，當(dāng)?shù)陀?0％負(fù)載時(shí)，其效率就急劇下降。廠家提供的效率指標(biāo)也多是在額定直流電壓，額定負(fù)載(cosφ=0.8)條件下的效率。用戶(hù)選型時(shí)最好選取效率與輸出功率的關(guān)系曲線和直流電壓變化±15％時(shí)的效率。
效率等于輸出有功功率比輸入有功功率再乘以100％，輸入功率不包含蓄電池的充電功率。測(cè)試是在正常條件下，負(fù)載為100％或50％的阻性負(fù)載情況下測(cè)量。從經(jīng)濟(jì)角度講，機(jī)器的效率高，可以節(jié)省電費(fèi)，選用容量時(shí)，其裕量系數(shù)也可以減小些。
二、動(dòng)態(tài)測(cè)試
1.突加或突減負(fù)載測(cè)試
先用“電源擾動(dòng)分析儀”測(cè)量空載、穩(wěn)態(tài)時(shí)的相電壓與頻率，然后突加負(fù)載由0％至100％或突減負(fù)載由100％至0％，若UPS輸出瞬變電壓在—8％—+10％之間(可依具體機(jī)型的該項(xiàng)指標(biāo)而定)，且在20ms內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，則此UPS該項(xiàng)指標(biāo)合格；若UPS輸出瞬變電壓超出此范圍時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的浪涌電流，無(wú)論對(duì)負(fù)載還是對(duì)UPS本身都是極為不利的，則該種UPS就不宜選用。
2.轉(zhuǎn)換特性測(cè)試
此項(xiàng)主要測(cè)試由逆變器供電轉(zhuǎn)換到市電供電或由市電供電轉(zhuǎn)換到逆變器供電時(shí)的轉(zhuǎn)換特性。測(cè)試時(shí)需有存儲(chǔ)示波器和能模擬市電變化的調(diào)壓器。
轉(zhuǎn)換試驗(yàn)要在100％負(fù)載下進(jìn)行，特別是由市電轉(zhuǎn)換到UPS上時(shí)，相當(dāng)于UPS的逆變器突然加載，輸出波形可能在1～2周期內(nèi)有±10%的變化。切換時(shí)間就是負(fù)載的斷電時(shí)間。此項(xiàng)測(cè)試是檢測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)供電有無(wú)斷點(diǎn)，如有斷點(diǎn)，且斷點(diǎn)超過(guò)20ms就會(huì)造成信號(hào)丟失。在線式UPS一般不會(huì)有斷點(diǎn)，但其波形幅值會(huì)有瞬時(shí)變化，要求在半周期內(nèi)消失。另外，因?yàn)閁PS在市電正常時(shí)，逆變器工作頻率是跟蹤市電頻率的，一旦市電中斷，逆變器頻率完全由控制電路的本機(jī)振蕩器來(lái)控制，這一突然變化是隨機(jī)性的，它與市電中斷前的瞬間狀態(tài)和本機(jī)振蕩器的狀態(tài)有關(guān)，這種頻率控制的瞬態(tài)變化，可能造成輸出頻率變化達(dá)30％，很多負(fù)載無(wú)法適應(yīng)這一變化。
三、其他常規(guī)測(cè)試
1.過(guò)載測(cè)試
過(guò)載特性是用戶(hù)極為關(guān)心，也是衡量UPS電源的一項(xiàng)重要指標(biāo)。過(guò)載測(cè)試主要是檢驗(yàn)UPS整機(jī)的過(guò)載能力，保證即使運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象時(shí)，UPS也能維持一定時(shí)間而不損壞設(shè)備。過(guò)載試驗(yàn)必須按設(shè)備指標(biāo)測(cè)試，并且要在25~(2以?xún)?nèi)的室溫下進(jìn)行。
2.輸入電壓過(guò)壓、欠壓保護(hù)測(cè)試
按設(shè)備指標(biāo)輸入電壓允許變化范圍進(jìn)行測(cè)試，一般UPS允許輸入電壓變化±10％，當(dāng)輸入電壓超過(guò)此范圍時(shí)應(yīng)報(bào)警，并轉(zhuǎn)換到蓄電池供電，整流器自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)輸入電壓恢復(fù)到額定允許范圍內(nèi)時(shí)，設(shè)備應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，即蓄電池自動(dòng)解除，轉(zhuǎn)為由市電運(yùn)行。在蓄電池自動(dòng)投入和解除的過(guò)程中，UPS輸出電源波形應(yīng)無(wú)變化。
注意，此項(xiàng)測(cè)試一定要保證接線正確，特別是相序必須接對(duì)。另外，有的UPS在市電超出+10％范圍時(shí)，只有報(bào)警，而無(wú)蓄電池自動(dòng)投入的性能，只有當(dāng)市電低于—10％范圍時(shí)，才有蓄電池自動(dòng)投入的功能。而有的UPS則是在市電超出±10％范圍時(shí)，都有蓄電池自動(dòng)投入的功能，測(cè)試時(shí)請(qǐng)注意這一點(diǎn)。
3.放電測(cè)試
放電測(cè)試主要是檢驗(yàn)蓄電池的性能。放電試驗(yàn)時(shí)，一是要記錄放電時(shí)間；二是要觀測(cè)放電時(shí)的輸出電壓波形及放電保護(hù)值；三是要檢查是否有“落后”電池。
放電試驗(yàn)前必須對(duì)蓄電池作連續(xù)24h的不間斷充電。
四、特殊測(cè)試
對(duì)于一臺(tái)UPS來(lái)說(shuō)，進(jìn)行上述三項(xiàng)內(nèi)容的測(cè)試就可以了，但真正的驗(yàn)機(jī)及大批生產(chǎn)或訂貨是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試。專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試可用抽樣的
方式進(jìn)行，其內(nèi)容有：
1.在額定負(fù)載為超前及滯后兩種情況下，觀測(cè)UPS輸出的穩(wěn)壓效果；
2.小負(fù)載條件下的效率測(cè)試。在25％-35％的額定負(fù)載(滯后)條件下，質(zhì)量好的UPS，效率可超過(guò)80％；
3.頻繁操作試驗(yàn)。此項(xiàng)試驗(yàn)包括頻繁起動(dòng)與頻繁轉(zhuǎn)換。
(1)頻繁起動(dòng)的目的在于檢驗(yàn)?zāi)孀兤鳌㈡i相環(huán)、靜態(tài)開(kāi)關(guān)和濾波電容的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。其方法是起動(dòng)UPS，當(dāng)逆變器起動(dòng)成功，有輸出電壓和電流，達(dá)到技術(shù)要求后，帶負(fù)載運(yùn)行。然后減去負(fù)載，停機(jī)，再起動(dòng)UPS，這樣連續(xù)多次。
(2)頻繁切換試驗(yàn)，主要是檢測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)供電有無(wú)斷點(diǎn)，在線式UPS是不應(yīng)該出現(xiàn)斷點(diǎn)的。
4.充電器的起動(dòng)試驗(yàn)。為了保護(hù)電池，避免充電器啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，一般UPS的充電器啟動(dòng)，均有限流啟動(dòng)功能，充電器由啟動(dòng)到正常運(yùn)行的過(guò)渡過(guò)程，時(shí)間一般在10s以上，電流一般限定在電池容量的1/10。
5.不帶電池加載試驗(yàn)。UPS不帶電池時(shí)，UPS只具有穩(wěn)壓功能。不帶蓄電池情況下加負(fù)載，可以檢驗(yàn)整流器的動(dòng)態(tài)性能。一般要求在20ms內(nèi)保證輸出電壓恢復(fù)到(100土1)％以?xún)?nèi)。對(duì)于這一功能，不同UPS有不同的設(shè)計(jì)。
6.高次諧波測(cè)試。一般UPS的高次諧波分量總和小于5％，可用諧波分析儀來(lái)測(cè)試。良好的UPS能全部濾掉11次諧波以下的全部諧波，而且波形很穩(wěn)。選用UPS也應(yīng)盡量選用不含11次諧波以下諧波的UPS。
7.輸出短路試驗(yàn)。此種試驗(yàn)一般不予進(jìn)行，以防損壞UPS設(shè)備。這是因?yàn)橛械腢PS的輸出短路保護(hù)功能不夠完善。對(duì)于具有旁路電源的UPS，進(jìn)行輸出短路測(cè)試時(shí)，必須在斷開(kāi)旁路電源的情況下進(jìn)行。否則當(dāng)輸出短路時(shí)，UPS會(huì)在限流的同時(shí)，將負(fù)載切人旁路電源，會(huì)燒斷旁路電源保險(xiǎn)絲來(lái)進(jìn)行保護(hù)。這樣，既看不出輸出短路保護(hù)的限流情況，還將燒毀旁路電源的保險(xiǎn)絲，是應(yīng)該避免的。
UPS的測(cè)試內(nèi)容還可以列舉一些，如溫升保護(hù)性能試驗(yàn)、工作溫度試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、同步跟蹤試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、蓄電池再充電試驗(yàn)、高溫、高濕試驗(yàn)及可靠性試驗(yàn)、不同性質(zhì)的負(fù)載試驗(yàn)等等。作為一個(gè)產(chǎn)品正式生產(chǎn)，尤其是批量生產(chǎn)時(shí)，上述所有測(cè)試都有必要。但作為用戶(hù)的鑒定和驗(yàn)收，則沒(méi)有必要，也不可能做如此全面的測(cè)試。一般有靜態(tài)測(cè)試，動(dòng)態(tài)測(cè)試，放電測(cè)試就可以了?！?/span>
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