大型UPS电源的调试通信电子电子电气自动化_通信电子-电子电气自动化.pdf

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1、人型 UPS 电源的调试 时间:2009-03-13 10:30:01来源：电源世界作者：测试 UPS 的目的，主要是鉴定 UPS 的实际技术指标是否满足使用要求.UPS 的测试般包 括稳态测试和动态测试两类.稳态测试是在空载、50%额定负载以及 100%额定负载条件下，测试输入端和输出端的各相电压、线电压、空栽损耗、功率因数、效率、输出电压波形、失真度 以及输出电压的频率等.动态测试般是在负载突变(般选择负载由 0%-100%和由 100%z 0%)时，测试 UPS 输出电压波形的变化，以检验 UPS 的动态特性和能量反馈通路.一、稳态测试 所谓稳态测试是指设备进入 系统正常状态时的测试，般

2、可测波形、频率和电压.1测试输入特性参数及方法 (1)输入功率因数 技术指标:国标为巴 0.8.测试方法：检测 UPS 输入电流波形谐波及其与电压波形相位差的综合分析.可用英国 PA4400-4型数字电力谐波分析仪直读(在空载和满载时).此项测试的意义如下：减少输入端无功损耗是 UPS 节电的重要组成部分.6 脉冲整流器，如果不加输入滤波器,其无功 损耗约为额定功率的 20%.降低对自备发电机的功率比要求.如果输入功率因数为1 时,需要配备发电机的功率比为1:1,那么6脉冲整流器而输入又没有加谐波滤波器的话,需要配备发电机的功率比为 2.5:1.减少对电网造成的污染.此项指标在选购设备时应该考

3、虑进去.(2)输入频率范围 技术指标：国标为 50Hz 2.5%.测试方法:采用变频电源或发电机.固定额定输入电压，改变输入频率,用记忆示波器观察 UPS 输入频率的跟踪范围.本技术指标耍求不高，所有品牌 UPS 都能达到.跟踪电网频率范圉宽，农明 UPS 与电网容易匹配.(3)直流电压输入范围 技术指标:国标没有规定.UPS 说明书中都应该标明戊流电压的范圉,由于各品牌的 UPS 所配置的直流电压(标称值)不 样,所以范围也不一样.测试方法:在保证 UPS 输出电压在 380V l%范围时，测量蓄电池的直流电压范圉.此项测试的意义是:较宽的直流电压输入范圉，农明控制电路调整范圉宽.市电与蓄电

4、池互相切换 时，仍然保证 UPS 输出电压的稳定度.2.测试输出特性参数及方法(1)输出电压波形 技术指标:国标为正弦波，波形失真5%(100%线性负载).测试方法：般是在空载和满戦(电阻性负载)状态时，观察输出波形是否正常，用失真度测量仪或 658型数字电力品质分析仪，测量输出电压波形的失真度.(2)UPS 的输岀电压 技术指标:国标为 380V 土 2%.U P S 的输岀电压可以通过以下方法进行测试：当输入电压为额定电压的 90%，输出负载为 100%或输入电压为额定电压的 110%，输出负 载为0 时,其输出电压应保持在额定值 2%的范围内.当输入电压为额定电压的 90%或 110%时

5、，输出电压-相为空载，另外两相为 100%额定 负载;或者两相为空载，另外相为 100%负载时，其输出电压应保持在额定值2%的范圉内，其相位差应保持在 4。范圉内.妥在不平衡负载情况下，使负载电压的幅值和相位保持在允许范围内，逆变器的设计就必须做到 每相都能单独调整.在对每相电压的幅值和相位分别控制的情况下，可以做到三相负载电压始 终是对称的.有的 UPS 不是每和都能单独调整，所以，当接单相负载时，输出电压就会出现明显的 不平衡.对于这类UPS，就不能进行此种测试,使用时，也必须使三相负载尽虽平衡.另外，上述的不平衡负载-相为空载，另外两相为额定负载;或者两相为空载，另外相为额定负 载的条件

6、较为严酷,有的机器是在不平衡负载两相为额定负载，另外相为 70%的额定负载;或 者湘为额定负载,另外两相为 70%的额定负载来测试输出电压(各相电压、线电压)的稳压精 度和三相输出不平衡度.当 UPS 逆变器的输入直流电压变化土 15%，输出负载为 0%100%变化时，其输出电压 值应保持在额定电压值2%范圉内.这-指标衣血上与前面所述指标重复，但实际上它比前而 的指标要求更高.这是因为控制系统的输入信号在人范圉内变化时，农现岀明显的非线性,要使输 出电压不超出允许范围，对电路要求就更高了.(3)负载波峰因数 技术指标:国标没有此项要求，国际标准为 CF=3(CF波峰因数).测试方法：用模拟波

7、峰因数为 3:1 而平均功率为 UPS 额定输出功率的假负载，接入 UPS 输出端，观察 UPS是否过载及长期工作是否可靠.调节波峰因数比，测量 UPS 在可靠工作条件下的波峰因数值.本指标是真正反映 UPS 带当今最普遍的非线性负载的能力，是个非常重要的技术指标.妥获得 较高的波峰因数，需要较高的 PWM 调制频率及高速数字反馈.(4)噪声测试(在 1 m 距离下测虽)技术指标:国标为 65dB(10 kVA)测试方法:在满载条件下，使用 HS56070XAN61型噪声自动测试系统进行测试.UPS 功率越人，噪音越人，这是环境噪音污染.在大功率 UPS 中，凡是采用较高的 PWM 调制频率

8、及采用先进装配工艺的，噪音都比同规格其他品牌 UPS 的噪音低.(5)效率 技术指标:国标为75%(10 100 kVA).测试方法:用 685 型电力品质分析仪测量输入与输出功率.UPS 的效率主要取决于逆变器的设计.人多数 UPS 只有在 50%-100%负载时才有比较高 的效率，当低于 50%负载时，其效率就急剧下降.厂家捉供的效率指标也多是在额定宣流电压,额宦负载(cos(p=0.8)条件下的效率.交流输入功率应指有功功率与无功功率的相虽和,交流输 出功率也应包含无功功率与有功功率.从用户节能角度，应该注重 AC-AC 的转换效率，不应 受代理商只考虑 DC-AC 转换效率或只用输出功

9、率与输入有功功率之比的误导(忽视了输入 无功功率的损耗).效率等于输出有功功率比输入有功功率再乘以 100%，输入功率不包含蓄电池的充电功率.测试 是在正常条件下,负载为 100%或 0%的阻性负载情况下测量.机器的效率高,可以节省电费，选 用容量时,其裕虽系数也可以减小些.(6)主要功率器件的温升 技术指标：在输出电压与输出功率为额定值时，国标为：功率变压器温升 80 C.功率半导体温升 85C.测试方法:用精密点温计测量.在满负载及温升稳定状态下测量温升.功率器件温升越低，衣明功率器件安全系数越人.UPS 运行 的可靠性也越高.态测试和动态测试两类稳态测试是在空载额定负载以及额定负载条件下

10、测试输入端和输出端的各相电压线电压空栽损耗功率因数效率输出电压波形失真度以及输出电压的频率等动态测试般是在负载突变般选择负载由和由时测试输出般可测波形频率和电压测试输入特性参数及方法输入功率因数技术指标国标为巴测试方法检测输入电流波形谐波及其与电压波形相位差的综合分析可用英国型数字电谐波分析仪直读在空载和满载时此项测试的意义如下减少输入端无率比要求如果输入功率因数为时需要配备发电机的功率比为那么脉冲整流器而输入又没有加谐波滤波器的话需要配备发电机的功率比为减少对电网造成的污染此项指标在选购设备时应该考虑进去输入频率范围技术指标国标为测试方（7）输出电压频率范围 技术指标：国标为 500.5H

11、乙 测试方法:输入采用变频电源或发电机，输曲端接入示波器和 电源扰动分析仪进行测量.固定额 定输入电压,改变输入频率.当输入频率超过调整的范围时,UPS将转入本机振荡器.如果本机振 荡器频率不够精确时，也有可能在市电频率不稳时,UPS 输岀电压的频率也不稳.通过此项测试也可以确认 UPS 输出电压频率范围值.即分别向烏和向低调整输入频率，当同步灯 亮并且发出告警声时的频率点，就是 UPS 输出电压频率的范围.逆变器输出电压频率范圉也叫做逆变器与市电（旁路）的同步范圉.此范圉可以根据用户需要进行 调整有的品牌 UPS 可以通过菜单直接设置所需要的频率范围值，有的品牌 UPS 需要人工调整.频率范

12、圉分为几个档，例如：500.25Hz;500.5Hz;500.75Hz;50lH 乙用户可以根据负 载的频率范围，来调整逆变器输出电压的频率范圉.目前 UPS 输出电压频率都能满足要求.维护经脸证明,UPS输出电压频率范围并不是越窄越好.因为逆变器输出电压频率在调整值的频 率范围内时跟踪市电（旁路），口市电（旁路）频率超出所调整值的范圉时，逆变器输出电压频率 就转换到本机内部振荡器匸作（也叫做转内同）.般本机内部振荡器的频率比较准确，需要注意 的是,逆变器日转内同工作,UPS面板上的同步指示灯亮，衣示逆变器输出电压频率与市电（旁 路）不同步（市电频率超过输出频率范圉）.这时候 UPS 禁止逆变

13、器一旁路和旁路一逆变器的 转换.所以此项调整很重要,调整的UPS输出电压频率范围值只要满足负载的要求就可以 r.二、动态测试 1.转换特性测试 技术指标:国标为 0 ms.此项主要测试由逆变器供电转换到市电供电或由市电供电转换到逆变器供电时的转换特性.测试 时需有存储示波器和能够模拟市电变化的调压器.转换试验要在 100%负载下进行,特别是由市电转换到 UPS 上时,相当于 UPS 的逆变器突然加 载，输出波形可能在 i 2个周期内有10%的变化.切换时间就是负载的断电时间.此项测 试是检测转换时供电有无断点，如有断点，而且断点超过 20ms就会造成信号丢失.在线式 UPS-般不会有断点，但其

14、波形幅值会有瞬时变化,耍求在半周期内消失.另外，因为 UPS 在市电正常时,逆变器工作频率是跟踪市电频率的，旦市电中断，逆变器频率完全由本机振荡器来控制，这突 然变化是随机性的，它与市电中断前的瞬间状态和本机振荡器的状态有关，这种频率控制的瞬态 变化，可能造成输出频率变化达 30%，很多负载无法适应这-变化.2.突加或突减负载的测试 先用 电源扰动分析仪测量空载、稳态时的相电压与频率，然后突加负载由 0%至 100%或突 减负载由 100%至 0%，若 UPS 输出瞬变电压在-8%+10%之间（可依据机型的该项 指标而定）,而且在 20ms内恢复到稳态，则此 UPS 该项指标合格;若 UPS

15、输出瞬变电压超出此范 圉时，就会产生较人的浪涌电流，无论对负载还是对 UPS 本身都是极为不利的，该种 UPS 则不宜 选用.三、常规测试 1.过载能力 技术指标:国标为 120%过载时间 10 mim.150%过载时间 60 s.测试方法:分别用线性负载和非线性负载两种方法测量.过载特性是用户极为关心，也是衡量 UPS 电源的项重要指标.过载测试主要是检验 UPS 整机的 过载能力，保证即使运行中出现过负载现象时,UPS 也能维持-定时间而不损坏设备.过载试验必 须按设备指标测试，并且要在 25C 以内的室温下进行.态测试和动态测试两类稳态测试是在空载额定负载以及额定负载条件下测试输入端和输

16、出端的各相电压线电压空栽损耗功率因数效率输出电压波形失真度以及输出电压的频率等动态测试般是在负载突变般选择负载由和由时测试输出般可测波形频率和电压测试输入特性参数及方法输入功率因数技术指标国标为巴测试方法检测输入电流波形谐波及其与电压波形相位差的综合分析可用英国型数字电谐波分析仪直读在空载和满载时此项测试的意义如下减少输入端无率比要求如果输入功率因数为时需要配备发电机的功率比为那么脉冲整流器而输入又没有加谐波滤波器的话需要配备发电机的功率比为减少对电网造成的污染此项指标在选购设备时应该考虑进去输入频率范围技术指标国标为测试方40 x 12 V 蓄电池组为 540 V 2.蒂电池放电试验 蓉电池

17、放电试验主要是检验蓄电池的性能.在做放电试验时，是要记录放电时间，应满足电源的 后备时间;二是耍观测放电时的输出电压及放电保护值.般情况下，在直流电压变化 15%时,在 100%负载情况下,UPS电源输出电压变化为2%，可以满足负载对供电的要求.当市电中 断改由葢电池供电时滴电池电压不能保持恒定，所以逆变器应具有适应直流电压在规定范阖内 变化的能力.由于各 UPS 的宜流电压不样，所以直流欠压告警值和虫流欠压关机值也不样，要 根据 UPS 说明书来进行调整;三是要检查是否有 落后电池;四是要测量蓄电池的过桥压降(-般为9 mV).如果蓄电池过桥压降大，就应该再并联上条过桥咸增加 I 过桥的截面

18、积.放电试验前必须对蓄电池进行连续 24h 的不间断充电.试验数据可记录在农 6-7 所示的衣格 中.&6-7 蓄电池放电试验数据记录衣 放电 时间(min)蓄电池组 电压(V)放电 电流 IB UPS 输出 电压 UPS 输出 电流 0 1 2 3 4 5 6 7 10 3 浮充电压的调整与设置 对于以下的蓄电池组，它们所需的浮充电压分别为:30 x 12 V蓄电池组为 405 V 32 x 12 V蓄电池组为 432 V 33 x 12 V蓄电池组为 445 V 35 x 12 V蓄电池组为 473 V 48 x 12 V蓄电池组为 649 V 4.输入电压过压、欠压保护测试 技术指标:人

19、功率 UPS 国标为 380V(l-15%)380V(1+10%).测试方法:用 TNSGA-35/0.5型感应自动调压器调节输入电压,当输入电压超过范围时应报警,并转换到蓄电池供电，整流器自动关闭；当输入电压恢复到额定允许范围内时，设备应自动恢复运 行，即背电池自动解除，转为由市电运行在蓄电池自动投入和解除的过程中,UPS 输出电压波形 应无变化.注意，此项测试定要保证接线正确，特别是相序必须接对.另外，有的 UPS 在市电超过+10%范围时，只有报警,而无蓄电池自动投入的性能，只要当市电低于15%范围时，才有蓄电 池自动投入的功能.而有的 UPS 则是在市电超过-15%-+10%的范围时，

20、都有蓄电池自动投 入的功能，测试时请注意这一点.四、特殊测试 对于台 UPS 来说，进行上述 3 项内容的测试就可以了，但对于人批生产的 UPS 还必须进行专项 测试.态测试和动态测试两类稳态测试是在空载额定负载以及额定负载条件下测试输入端和输出端的各相电压线电压空栽损耗功率因数效率输出电压波形失真度以及输出电压的频率等动态测试般是在负载突变般选择负载由和由时测试输出般可测波形频率和电压测试输入特性参数及方法输入功率因数技术指标国标为巴测试方法检测输入电流波形谐波及其与电压波形相位差的综合分析可用英国型数字电谐波分析仪直读在空载和满载时此项测试的意义如下减少输入端无率比要求如果输入功率因数为时

21、需要配备发电机的功率比为那么脉冲整流器而输入又没有加谐波滤波器的话需要配备发电机的功率比为减少对电网造成的污染此项指标在选购设备时应该考虑进去输入频率范围技术指标国标为测试方专项测试可用抽样的方式进行，其内容有：(1)在额定负载为超前及滞后两种情况下，观测 UPS 输出的稳压效果.(2)小负载条件下的效率测试.在 25%-35%的额定负载(滞后)条件下，质量好的 UPS,效 率可超过80%.(3)频繁操作试验.此项试脸包括频繁起动与频繁转换.频繁起动的目的在于检验逆变器、锁相环、静态开关和滤波电容的动态稳定和热稳定.其方法 是起动 UPS,当逆变器起动成功，有输岀电压和输出电流，并且达到技术要

22、求后,带负载运行;然后 减去负载，停机，再起动 UPS.这样连续多次操作.频繁切换试验.主要是检测转换时供电有无断点，在线式 UPS 是不应该出现断点的.(4)充电器的起动试验.为了保护蓄电池,避免充电器起动时对电网的冲击，般UPS 的充电器起 动，均有限流起动功能，充电器由起动到正常运行的过渡过程，时间般在10s以上，电流般限定 在蓄电池容量的 1/10.(5)不带格电池加栽试验.UPS 不带蓄电池时,UPS 只具有稳压功能.不带蓄电池情况下加负轧可 以检验整流器的动态性能.般要求在20ms内保证输出电压恢复到(100 1)%以内.对于这 功能，不同 UPS有不同的设计.(6)高次谐波测试.

23、般UPS 的高次谐波分量总和小于 5%,可用谐波分析仪来测试.良好的 UPS 能全部滤掉11 次谐波以下的全部谐波,而且波形很稳.选用UPS 也应尽量选用不含11 次谐波 以下谐波的UPS.(7)输出短路试验.此种试验般不予进行，以防损坏 UPS 设备.这是因为有的 UPS 的输出短路保 护功能不够完善.对于具有旁路电源的 UPS,进行输出短路测试时，必须在断开旁路电源的情况下 进行.否则当输出短路时,UPS会在限流的同时,将负载切入旁路电源，会烧断旁路电源保险丝来 进行保护这样，既看不出输出短路保护的限流情况,还将烧毁旁路电源的保险丝，是应该避免的.UPS的测试内容还可以列举些，如温升保护性

24、能试验、匸作温度试验、振动试验、耐压试验、蓄电池再充电试验、高温试验、高湿试验、可靠性试验和不同性质的负载试验等等.作为个产 品正式生产，尤其是批量生产时，上述内容都有必要测试.但作为用户对产品的鉴定和验收，般进 行静态测试、动态测试和常规测试就可以了.态测试和动态测试两类稳态测试是在空载额定负载以及额定负载条件下测试输入端和输出端的各相电压线电压空栽损耗功率因数效率输出电压波形失真度以及输出电压的频率等动态测试般是在负载突变般选择负载由和由时测试输出般可测波形频率和电压测试输入特性参数及方法输入功率因数技术指标国标为巴测试方法检测输入电流波形谐波及其与电压波形相位差的综合分析可用英国型数字电谐波分析仪直读在空载和满载时此项测试的意义如下减少输入端无率比要求如果输入功率因数为时需要配备发电机的功率比为那么脉冲整流器而输入又没有加谐波滤波器的话需要配备发电机的功率比为减少对电网造成的污染此项指标在选购设备时应该考虑进去输入频率范围技术指标国标为测试方