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UPS 不间断电源如何测试

作者：admin 发表时间：2023/2/24 0:29:04 阅读：次

UPS 不间断电源如何测试

测试 UPS 的主要目的是鉴定 UPS 的实际技术指标能否满足使用要求;UPS 的

测试一般包括动态测试和稳态测试两类;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、输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率

因数、效率、输出电压波形、失真度及输出电压的频率等;动态测试一般是在负

载突变一般选择负载由 0％—100％和由 100％-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;

工具/原料

电源扰动分析仪、存储示波器、调压器、失真度测量仪、负载、万用表

步骤/方法

一、

动态测试

1. 突加或突减负载测试

2. 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

间可依具体机型的该项指标而定,且在 20ms 内恢复到稳态,则此 UPS 该项指标合

格；若 UPS 输出瞬变电压超出此范围时,就会产生较大的浪涌电流,无论对负载还

是对 UPS 本身都是极为不利的,则该种 UPS 就不宜选用;

3. 转换特性测试

4. 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 1～2 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,且断点超过

20ms 就会造成信号丢失;在线式 UPS 一般不会有断点,但其波形幅值会有瞬时变

化,要求在半周期内消失;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,一旦市电中断,逆变器频率完全由控制电路的本机振荡器来控制,这

一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

一变化; 二、

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,一般可测波形、频

率和电压;

1.波形：

一般是在空载和满载状态时,观测波形是否正常,用失真度测量仪,测量输出

电压波形的失真度;在正常工作条件下,接电阻性负载,用失真度测量仪测量输出

电压波形总谐波相对含量,应符合产品规定的要求,一般小于 5％;

2.频率：

一般可用示波器观测输出电压的频率和用“电源扰动分析仪”进行测量;目

前 UPS 的输出电压频率一般都能满足要求;但当 UPS 的频率电路,本机振荡器不

够精确时,也有可能在市电频率不稳定时,UPS 输出电压的频率也跟着变化;UPS

输出频率的精度一般在与市电同步时,能达到±0．2％;

3.输出电压

UPS 的输出电压可以通过以下方法进行测试判断：

1 当输入电压为额定电压的 90％,而输出负载为 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±3％的范围内;

2 当输入电压为额定电压的 90％或 110％时,输出电压一相为空载,另外两相为

100％额定负载或者两相为空载,另一相为 100％负载时,其输出电压应保持在额

定值±3％的范围内,其相位差应保持在 4°范围内;

要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;在对每一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 不是每相都能单独调

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量平衡;

另外,上述的不平衡负载一相为空载,另外两相为额定负载或者两相为空载,

另一相为额定负载的条件较为严酷,有的机器是在不平衡负载为两相为额定负载,

另一相为 70%的额定负载或者一相为额定负载,另两相为 70％的额定负载条件下

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;

3 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±3％范围内;这一指标表面上与前面所述指

标重复,但实际上它比前面的指标要求更高;这是因为控制系统的输人信号在大

范围内变化时,表现出明显的非线性特性,要使输出电压不超出允许范围,对电路

要求就更高了;

5. 效率

UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得;UPS的效率主要决

定于逆变器的设计;大多数 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;厂家提供的效率指标也多是在额定直流电

压,额定负载 cosφ=0.8 条件下的效率;用户选型时最好选取效率与输出功率的

关系曲线和直流电压变化±15％时的效率;

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 50％的阻性负载情况下测

量;从经济角度讲,机器的效率高,可以节省电费,选用容量时,其裕量系数也可以

减小些;

三、

常规测试

1. 过载测试

过载特性是用户极为关心,也是衡量 UPS 电源的一项重要指标;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荷现象时,UPS 也能维持

一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 25℃以内的室

温下进行;

2.输入电压过压、欠压保护测试

按设备指标输入电压允许变化范围进行测试,一般 UPS 允许输入电压变化±

10％,当输入电压超过此范围时应报警,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,即蓄电池自动解除,

转为由市电运行;在蓄电池自动投入和解除的过程中,UPS 输出电源波形应无变

化;

注意,此项测试一定要保证接线正确,特别是相序必须接对;另外,有的 UPS

在市电超出+10％范围时,只有报警,而无蓄电池自动投入的性能,只有当市电低

于—10％范围时,才有蓄电池自动投入的功能;而有的 UPS 则是在市电超出±10％范围时,都有蓄电池自动投入的功能,测试时请注意这一点;

3.放电测试

放电测试主要是检验蓄电池的性能;放电试验时,一是要记录放电时间；二是

要观测放电时的输出电压波形及放电保护值；三是要检查是否有“落后”电池;

放电试验前必须对蓄电池作连续 24h 的不间断充电;

四、

特殊测试

对于一台 UPS 来说,进行上述三项内容的测试就可以了,但真正的验机及大

批生产或订货是远远不够的,还必须进行专项测试;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;此项试验包括频繁起动与频繁转换;

1 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,有输出电压和电流,达到技术要

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;

2 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;

为了保护电池,避免充电器启动时对电网的冲击,一般 UPS 的充电器启动,均

有限流启动功能,充电器由启动到正常运行的过渡过程,时间一般在 10s 以上,电

流一般限定在电池容量的 1/10;

5.不带电池加载试验;

UPS 不带电池时,UPS 只具有稳压功能;不带蓄电池情况下加负载,可以检验

整流器的动态性能;一般要求在 20ms 内保证输出电压恢复到 100 土 1％以内;对

于这一功能,不同 UPS 有不同的设计;

6.高次谐波测试;

一般 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;

此种试验一般不予进行,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,将负载切人旁路

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;

注意事项

UPS 的测试内容还有很多项,如温升保护性能试验、工作温度试验、振动试

验、同步跟踪试验、耐压试验、蓄电池再充电试验、高温、高湿试验及可靠性试

验、不同性质的负载试验等等;作为一个产品正式生产,尤其是批量生产时,上述

所有测试都有必要;但作为用户的鉴定和验收,则没有必要,也不可能做如此全面

的测试;一般有静态测试,动态测试,放电测试就可以了。

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