UPS電源測(cè)試實(shí)錄

一、前言

在研發(fā)和測(cè)試時(shí)，你是否有過這樣糟糕的體驗(yàn)：想一次查看四路以上的信號(hào)波形但目前示波器一般最多只有四個(gè)通道;接線時(shí)頭疼測(cè)量通道間不隔離，混合接線時(shí)一不小心就燒壞探頭或示波器;受存儲(chǔ)限制，測(cè)試時(shí)需要不停地進(jìn)行開始、停止、保存，最后再逐個(gè)打開查看;如此等等。現(xiàn)在有一臺(tái)機(jī)器可以徹底解決此類煩惱，讓你享受流暢的測(cè)試流程，下面是一次極度流暢的UPS電源測(cè)試實(shí)錄。

二、接線

YD/T 1095-2018主要規(guī)定的電氣參數(shù)分為功率和響應(yīng)兩類，為保隔壁PA功率分析儀組的飯碗，這里就不越俎代庖去測(cè)功率參數(shù)了，此次主要看UPS響應(yīng)時(shí)間。被測(cè)的是單相UPS，要看其工作過程，除了輸入和輸出的電壓電流，還需要看內(nèi)部電池的電壓和電流，所以我腦子的接線是這樣的：

一共需要測(cè)量六路波形信號(hào)，示波器是無能為力了，及時(shí)祭出此次測(cè)試的另一個(gè)主角ZDL6000，最高支持16通道測(cè)量。找來三把電流鉗和三個(gè)電壓探頭，鉗子和探頭找到對(duì)應(yīng)位置隨便接上，只需確保測(cè)試點(diǎn)間不短路，上電后發(fā)現(xiàn)接錯(cuò)接反了調(diào)換過來就行了，不需要費(fèi)心管什么火線零線、正極負(fù)極或共地什么的。用示波器還得小心翼翼，ZDL6000的通道隔離就是可以這么任性!

三、測(cè)試

UPS響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試，主要是在開機(jī)狀態(tài)下，輸入(電網(wǎng))和輸出(負(fù)載)端的切入和切出。由于ZDL6000具備硬盤容量級(jí)別的記錄空間，測(cè)試時(shí)無需每項(xiàng)內(nèi)容都重復(fù)設(shè)置觸發(fā)、啟動(dòng)捕獲和命名保存捕捉的數(shù)據(jù)。設(shè)置好ZDL6000開啟硬盤記錄后，就可以開始測(cè)試。整個(gè)過程就像有一個(gè)攝像機(jī)不停機(jī)持續(xù)跟拍，沒有導(dǎo)演喊停，所有表演均完整記錄下來，不滿意自己隨時(shí)重來，完成了就停機(jī)。所以按按開關(guān)測(cè)試就完成了，非常省事，不是一般的流暢。

四、結(jié)果分析

大家最期待的測(cè)試結(jié)果出來了，下面點(diǎn)點(diǎn)回放，看看會(huì)有什么發(fā)現(xiàn)。

首先是本次測(cè)試數(shù)據(jù)的全貌：

從上到下分別是輸入端電壓電流、電池電壓電流和負(fù)載端電壓電流。整個(gè)過程持續(xù)60分鐘，期間大段大段無變化的部分就是小編忙別的去了。

定位到波形最前面，可以從上電和輸出時(shí)間看出開機(jī)時(shí)間需要3.4秒時(shí)間。此時(shí)UPS工作在旁路模式，輸出電壓與輸入電壓波形一致。

開機(jī)一段時(shí)間后，在旁路模式下接入負(fù)載，測(cè)量點(diǎn)電壓只有短暫跌落，之后馬上回復(fù)正常，這應(yīng)該是回路阻抗在瞬間大電流下分壓導(dǎo)致的。從負(fù)載電流波形我們還可以看出，負(fù)載先是全橋整流啟動(dòng)輔助電源，然后才啟動(dòng)帶功率因數(shù)校正的主電源。

接下來是最關(guān)鍵的參數(shù)：旁路模式到逆變模式的切換時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)要求這個(gè)時(shí)間必須在10ms以下。如果時(shí)間太慢，工作電器有可能會(huì)停機(jī)，UPS就沒有意義了。從下圖實(shí)測(cè)波形分析看，被測(cè)UPS是滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的，電壓上升也較快，只是這輸出的波形真的如用戶手冊(cè)寫的一樣是準(zhǔn)方波，這應(yīng)該是最低端的型號(hào)了吧。諧波含量之類的參數(shù)就不要奢求了，如果想看看頻譜分布，可以打開機(jī)器數(shù)學(xué)運(yùn)算或FFT的頻譜分析功能查看。

逆變時(shí)輸出的方波導(dǎo)致很抖的電流尖峰，對(duì)工作電器和周邊電磁環(huán)境很不利。最直接的體驗(yàn)就是電流噪聲特別大，且?guī)лd越大噪聲越大。如果用聲壓計(jì)測(cè)量，應(yīng)該會(huì)超出YD/T 1095-2018標(biāo)準(zhǔn)。

在逆變模式下切入負(fù)載，電壓波動(dòng)比工作模式切換時(shí)更大，穩(wěn)定時(shí)間也更長(zhǎng)，此UPS控制部分有待改進(jìn)。負(fù)載切入波形如下圖：

從圖中看，電壓上升時(shí)間慢可能會(huì)導(dǎo)致已接入電器電壓過低而停機(jī)，因此用此UPS最后不要在逆變模式下再增大負(fù)載，不然自身不保。

那么從逆變模式切回旁路模式需要多久時(shí)間呢?同樣地，閉合電網(wǎng)的輸入開關(guān)模擬恢復(fù)供電，我們可以看到如下波形圖：

該UPS結(jié)果了11秒后才切回旁路模式，從動(dòng)作時(shí)間看相當(dāng)慢。不排除廠家故意這樣設(shè)計(jì)，用來避免供電恢復(fù)初期電網(wǎng)不穩(wěn)定帶來的影響。這樣雖然對(duì)負(fù)載沒有額外的影響，但符合標(biāo)準(zhǔn)要求嗎?

由于測(cè)試前未給UPS充滿電，無法測(cè)試其實(shí)際放電時(shí)間，最后只能切斷電網(wǎng)打開負(fù)載讓其工作到終止輸出了。當(dāng)前不清楚電量能撐多久，ZDL6000的大容量記錄功能又給我省了不少麻煩，同樣只需按好開關(guān)放一邊靜待結(jié)束，不用擔(dān)心電沒放完存儲(chǔ)空間沒了，重要數(shù)據(jù)沒記下來而又得加班重測(cè)的窘?jīng)r。結(jié)束放電波形圖如下：

可以看出，在放電時(shí)間的末段，隨著電池電壓的降低，方波占空比越來越大，直至最后電池電壓過低保護(hù)而關(guān)閉輸出了。

細(xì)心的讀者可能會(huì)拿第一張波形概覽圖來懟我：最后不是電池終止放電的波形啊?!的確，為了避免中途出錯(cuò)而要事后再次接線重測(cè)，小編在完成一個(gè)測(cè)試流程后，又重復(fù)了一次，確保有足夠的素材完成此文。這也再次展示了ZDL6000大容量存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)：可以先多次測(cè)試收集海量數(shù)據(jù)，后期再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

五、后記

用ZDL6000測(cè)試，最深的體驗(yàn)就是：隔離多通道讓人省心，超大存儲(chǔ)讓人省力。所以整個(gè)過程是省心又省力。在不追求超高帶寬和超高采樣率的測(cè)試場(chǎng)合，ZDL6000是不二選擇，而且它還能提供更高的精度和更多的通道!有了它，原來繁雜的測(cè)試流程就被簡(jiǎn)化聚焦到最重要的數(shù)據(jù)分析上，極大地提高了工作效率。

此次測(cè)試采集的總數(shù)據(jù)量達(dá)幾十G字節(jié)，還有很多細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)不在此一一披露。測(cè)試目的也純粹為了演示測(cè)試流程，所以不公布UPS型號(hào)及給出結(jié)論。如果大家對(duì)此次測(cè)試有任何疑問歡迎留言，或者期望看到哪些電力電子方面的測(cè)試也請(qǐng)留言，我們會(huì)盡量安排以滿足大家的好奇心的。