UPS系統的測試
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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、穩態(tài)測試
所謂穩態(tài)測試是指設備進(jìn)入“系統正?！睜顟B(tài)時(shí)的測試，一般可測波形、頻率和電壓。
1.波形
一般是在空載和滿(mǎn)載狀態(tài)時(shí)，觀(guān)測波形是否正常，用失真度測量?jì)x，測量輸出電壓波形的失真度。在正常工作條件下，接電阻性負載，用失真度測量?jì)x測量輸出電壓波形總諧波相對含量，應符合產(chǎn)品規定的要求，一般小于5％。
2.頻率
一般可用示波器觀(guān)測輸出電壓的頻率和用“電源擾動(dòng)分析儀”進(jìn)行測量。目前UPS的輸出電壓頻 率一般都能滿(mǎn)足要求。但當UPS的頻率電路，本機振蕩器不夠精確時(shí)，也有可能在市電頻率不穩定時(shí)，UPS輸出電壓的頻率也跟著(zhù)變化。UPS輸出頻率的精度一般在與市電同步時(shí)，能達到±0．2％。
3.輸出電壓
UPS的輸出電壓可以通過(guò)以下方法進(jìn)行測試判斷：
(1)當輸入電壓為額定電壓的90％，而輸出負載為100％或輸入電壓為額定電壓的110％，輸出負載為0時(shí)，其輸出電壓應保持在額定值±3％的范圍內。
(2)當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％額定負載或者兩相為空載，另一相為100％負載時(shí)，其輸出電壓應保持在額定值±3％的范圍內，其相位差應保持在4°范圍內。
要在不平衡負載情況下，使負載電壓的幅值和相位，保持在允許范圍內，逆變器的設計就必須做到每相都能單獨調整。在對每一相電壓的幅值和相位分別控制的情況下，可以做到三相負載電壓始終是對稱(chēng)的。有的UPS不是每相都能單獨調整，所以，當接單相負載時(shí)，輸出電壓就會(huì )出現明顯的不平衡。對于這類(lèi)UPS，就不能進(jìn)行此種測試，使用時(shí)，也必須使三相負載盡量平衡。
另外，上述的不平衡負載一相為空載，另外兩相為額定負載或者兩相為空載，另一相為額定負載的條件較為嚴酷，有的機器是在不平衡負載為兩相為額定負載，另一相為70%的額定負載或者一相為額定負載，另兩相為70％的額定負載條件下來(lái)測試輸出電壓（各相電壓，線(xiàn)電壓）的穩壓精度和三相輸出不平衡度。
(3)當UPS逆變器的輸入直流電壓變化土15％，輸出負載為0％—100％變化時(shí)，其輸出電壓值應保 持在額定電壓值±3％范圍內。這一指標表面上與前面所述指標重復，但實(shí)際上它比前面的指標要求更高。這是因為控制系統的輸人信號在大范圍內變化時(shí)，表現出明顯的非線(xiàn)性特性，要使輸出電壓不超出允許范圍，對電路要求就更高了。
4.效率
UPS的效率可以通過(guò)測量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計。大多數UPS只有在50％—100％負載時(shí)才有比較高的效率，當低于50％負載時(shí)，其效率就急劇下降。廠(chǎng)家提供的效率指標也多是在額定直流電壓，額定負載(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(xiàn)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。測試是在正常條件下，負載為100％或50％的阻性負載情況下測量。從經(jīng)濟角度講，機器的效率高，可以節省電費，選用容量時(shí)，其裕量系數也可以減小些。
二、動(dòng)態(tài)測試
1.突加或突減負載測試
先用“電源擾動(dòng)分析儀”測量空載、穩態(tài)時(shí)的相電壓與頻率，然后突加負載由0％至100％或突減負載由100％至0％，若UPS輸出瞬變電壓在—8％—+10％之間(可依具體機型的該項指標而定)，且在20ms內恢復到穩態(tài)，則此UPS該項指標合格；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)論對負載還是對UPS本身都是極為不利的，則該種UPS就不宜選用。
2.轉換特性測試
此項主要測試由逆變器供電轉換到市電供電或由市電供電轉換到逆變器供電時(shí)的轉換特性。測試時(shí)需有存儲示波器和能模擬市電變化的調壓器。
轉換試驗要在100％負載下進(jìn)行，特別是由市電轉換到UPS上時(shí)，相當于UPS的逆變器突然加載，輸出波形可能在1～2周期內有±10%的變化。切換時(shí)間就是負載的斷電時(shí)間。此項測試是檢測轉換時(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 )造成信號丟失。在線(xiàn)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，要求在半周期內消失。另外，因為UPS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振蕩器來(lái)控制，這一突然變化是隨機性的，它與市電中斷前的瞬間狀態(tài)和本機振蕩器的狀態(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30％，很多負載無(wú)法適應這一變化。
三、其他常規測試
1.過(guò)載測試
過(guò)載特性是用戶(hù)極為關(guān)心，也是衡量UPS電源的一項重要指標。過(guò)載測試主要是檢驗UPS整機的過(guò)載能力，保證即使運行中出現過(guò)負荷現象時(shí)，UPS也能維持一定時(shí)間而不損壞設備。過(guò)載試驗必須按設備指標測試，并且要在25~(2以?xún)鹊氖覝叵逻M(jìn)行。
2.輸入電壓過(guò)壓、欠壓保護測試
按設備指標輸入電壓允許變化范圍進(jìn)行測試，一般UPS允許輸入電壓變化±10％，當輸入電壓超過(guò)此范圍時(shí)應報警，并轉換到蓄電池供電，整流器自動(dòng)關(guān)閉，當輸入電壓恢復到額定允許范圍內時(shí)，設備應自動(dòng)恢復運行，即蓄電池自動(dòng)解除，轉為由市電運行。在蓄電池自動(dòng)投入和解除的過(guò)程中，UPS輸出電源波形應無(wú)變化。
注意，此項測試一定要保證接線(xiàn)正確，特別是相序必須接對。另外，有的UPS在市電超出+10％范圍時(shí)，只有報警，而無(wú)蓄電池自動(dòng)投入的性能，只有當市電低于—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，測試時(shí)請注意這一點(diǎn)。
3.放電測試
放電測試主要是檢驗蓄電池的性能。放電試驗時(shí)，一是要記錄放電時(shí)間；二是要觀(guān)測放電時(shí)的輸出電壓波形及放電保護值；三是要檢查是否有“落后”電池。
放電試驗前必須對蓄電池作連續24h的不間斷充電。
四、特殊測試
對于一臺UPS來(lái)說(shuō)，進(jìn)行上述三項內容的測試就可以了，但真正的驗機及大批生產(chǎn)或訂貨是遠遠不夠的，還必須進(jìn)行專(zhuān)項測試。專(zhuān)項測試可用抽樣的
方式進(jìn)行，其內容有：
1.在額定負載為超前及滯后兩種情況下，觀(guān)測UPS輸出的穩壓效果；
2.小負載條件下的效率測試。在25％-35％的額定負載(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。此項試驗包括頻繁起動(dòng)與頻繁轉換。
(1)頻繁起動(dòng)的目的在于檢驗逆變器、鎖相環(huán)、靜態(tài)開(kāi)關(guān)和濾波電容的動(dòng)態(tài)穩定和熱穩定。其方法是起動(dòng)UPS，當逆變器起動(dòng)成功，有輸出電壓和電流，達到技術(shù)要求后，帶負載運行。然后減去負載，停機，再起動(dòng)UPS，這樣連續多次。
(2)頻繁切換試驗，主要是檢測轉換時(shí)供電有無(wú)斷點(diǎn)，在線(xiàn)式UPS是不應該出現斷點(diǎn)的。
4.充電器的起動(dòng)試驗。為了保護電池，避免充電器啟動(dòng)時(shí)對電網(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。UPS不帶電池時(shí)，UPS只具有穩壓功能。不帶蓄電池情況下加負載，可以檢驗整流器的動(dòng)態(tài)性能。一般要求在20ms內保證輸出電壓恢復到(100土1)％以?xún)?。對于這一功能，不同UPS有不同的設計。
6.高次諧波測試。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。選用UPS也應盡量選用不含11次諧波以下諧波的UPS。
7.輸出短路試驗。此種試驗一般不予進(jìn)行，以防損壞UPS設備。這是因為有的UPS的輸出短路保護功能不夠完善。對于具有旁路電源的UPS，進(jìn)行輸出短路測試時(shí)，必須在斷開(kāi)旁路電源的情況下進(jìn)行。否則當輸出短路時(shí)，UPS會(huì )在限流的同時(shí)，將負載切人旁路電源，會(huì )燒斷旁路電源保險絲來(lái)進(jìn)行保護。這樣，既看不出輸出短路保護的限流情況，還將燒毀旁路電源的保險絲，是應該避免的。
UPS的測試內容還可以列舉一些，如溫升保護性能試驗、工作溫度試驗、振動(dòng)試驗、同步跟蹤試驗、耐壓試驗、蓄電池再充電試驗、高溫、高濕試驗及可靠性試驗、不同性質(zhì)的負載試驗等等。作為一個(gè)產(chǎn)品正式生產(chǎn)，尤其是批量生產(chǎn)時(shí)，上述所有測試都有必要。但作為用戶(hù)的鑒定和驗收，則沒(méi)有必要，也不可能做如此全面的測試。一般有靜態(tài)測試，動(dòng)態(tài)測試，放電測試就可以了?！?/span>
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