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信息產(chǎn)業(yè)部郵電工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心
摘要 YD/T 1095-2000《通信用不間斷電源-UPS》適應(yīng)通信技術(shù)和市場(chǎng)的飛速發(fā)展，對(duì)一些指標(biāo)進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)和補(bǔ)充，本文將簡(jiǎn)要介紹，并討論試驗(yàn)方法。
關(guān)鍵詞 UPS 通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)方法
隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，各種通信設(shè)備對(duì)不間斷電源的供電質(zhì)量提出了更高的要求，通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1095-2000《通信用不間斷電源-UPS》的制定與實(shí)施促進(jìn)并指導(dǎo)企業(yè)提高UPS產(chǎn)品質(zhì)量以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。
該標(biāo)準(zhǔn)考慮到電網(wǎng)環(huán)境的差別,負(fù)載設(shè)備對(duì)供電要求的差別,UPS不同功率等級(jí)和不同結(jié)構(gòu)形式在功能上的差別,以及UPS電路技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,改變了過(guò)去以功率等級(jí)和結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)的習(xí)慣,而以主要性能指標(biāo)的不同等級(jí)來(lái)反映以上各種差別。這樣既可以真實(shí)且全面地反映各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型UPS的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),又可以為使用者對(duì)綜合評(píng)價(jià)UPS產(chǎn)品時(shí)提供客觀和清晰的標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)環(huán)境和使用要求，本標(biāo)準(zhǔn)將電氣性能指標(biāo)劃分為3類(lèi)，各類(lèi)指標(biāo)的劃分與GB/T 12707《工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量分等導(dǎo)則》無(wú)關(guān)，而是按實(shí)際使用范圍和各種型號(hào)產(chǎn)品的具體要求進(jìn)行制定的，Ⅰ級(jí)為最高級(jí), Ⅲ級(jí)是判定產(chǎn)品是否合格的最低要求。任何UPS不可能全是第Ⅰ類(lèi)指標(biāo)，也不可能全是第Ⅲ類(lèi)指標(biāo)，在實(shí)際選用和配置UPS時(shí)，用戶可根據(jù)安裝UPS的電網(wǎng)環(huán)境、負(fù)載性質(zhì)和特殊要求、使用維護(hù)條件等，確定選擇的重點(diǎn)項(xiàng)目。
隨著UPS電路技術(shù)的不斷更新,性能指標(biāo)的提高以及應(yīng)用環(huán)境和使用要求的變化,本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一些指標(biāo)進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)和補(bǔ)充，將在下面逐一介紹。另外，將討論試驗(yàn)方法，以期在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施貫徹中做到更科學(xué)、更統(tǒng)一、更完善。
1 輸入電壓可變范圍
輸入電壓可變范圍寬，相對(duì)來(lái)說(shuō)可以減少電池供電的機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)電池使用壽命，適用范圍也廣，但并非越寬越好，對(duì)于在線式UPS，輸入電壓可變范圍越寬，成本越高，輸入電壓下限過(guò)低時(shí)，往往不能做到滿載輸出。后備式及互動(dòng)式UPS的電路結(jié)構(gòu)決定其輸入電壓范圍不能過(guò)寬，否則輸出穩(wěn)壓精度較差。
本標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定輸入電壓過(guò)壓和欠壓保護(hù)的具體要求，可理解為隱含在此項(xiàng)指標(biāo)中。超出可變范圍時(shí)，UPS應(yīng)告警并保護(hù)，保障UPS本身和負(fù)載設(shè)備的安全，尤其是輸入電壓過(guò)壓時(shí)更應(yīng)有完備的保護(hù)措施。當(dāng)輸入電壓超過(guò)上限值時(shí)，應(yīng)報(bào)警并轉(zhuǎn)換到電池供電，整流器自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)輸入電壓恢復(fù)到允許范圍內(nèi)時(shí)，退出電池逆變模式，轉(zhuǎn)為市電供電工作狀態(tài)。當(dāng)輸入電壓低于下限值時(shí)，UPS應(yīng)報(bào)警并轉(zhuǎn)換到電池供電。做這項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，要準(zhǔn)確觀察UPS的工作狀態(tài)，當(dāng)電池投入工作時(shí)，就應(yīng)該記取限值，而不是UPS關(guān)斷時(shí)再記取限值。而且，比較準(zhǔn)確的方法是接額定負(fù)載，因?yàn)橛械腢PS在低壓狀態(tài)降額使用，但并不報(bào)警或轉(zhuǎn)換，采用相同的試驗(yàn)方法增加了可比性。
2 輸入功率因數(shù)
輸入功率因數(shù)低，意味著從電網(wǎng)吸取有功功率的同時(shí)還要吸收大量無(wú)功功率，其結(jié)果是增大系統(tǒng)配電容量，輸入無(wú)功功率大還將造成電力公害，輸入諧波電流污染市電，UPS以脈動(dòng)的斷續(xù)方式向電網(wǎng)索取電流，由于電網(wǎng)系統(tǒng)中存在著傳輸阻抗，諧波電流在傳輸阻抗上形成脈動(dòng)電壓疊加在電網(wǎng)電壓上，造成電壓波形失真，使由同一電網(wǎng)供電的變壓器、電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)生附加諧波損耗、過(guò)熱、加速絕緣老化，高次諧波對(duì)通信線路、測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生輻射干擾，影響電表計(jì)算精度。
后備式及互動(dòng)式UPS本身不產(chǎn)生諧波電流，其帶線性負(fù)載時(shí)，輸入功率因數(shù)是很高的，但實(shí)際使用中，負(fù)載通常是PC機(jī)等整流/容性的非線性負(fù)載，UPS沒(méi)有功率因數(shù)，校正電路會(huì)將負(fù)載的低功率因數(shù)傳遞給UPS的輸入端，從而污染電網(wǎng)。
在線式UPS雙變換的第一級(jí)整流采用可控硅整流或二極管整流橋加濾波電路，UPS向市電吸收非正弦電流，采用無(wú)源校正方法，單相UPS的輸入功率因數(shù)可達(dá)0.8，三相UPS的輸入功率因數(shù)可達(dá)0.9，而采用有源校正方法，UPS的輸入功率因數(shù)可達(dá)0.98以上。
3 輸入電流諧波成份
輸入電流諧波成份（TDHA）是指輸入電流中非基次電流成份占總電流的百分比，該指標(biāo)越低，說(shuō)明UPS從市電吸收的諧波電流相對(duì)越小，對(duì)市電造成的污染越輕，機(jī)器性能越好。輸入電流諧波成份形成的輸入功率是無(wú)功的，是造成輸入功率因數(shù)低的重要原因，輸入電流諧波成份對(duì)電網(wǎng)電壓的污染比由基波電壓電流相移形成的低功率因數(shù)的危害更大。
測(cè)試前應(yīng)充分了解所用儀表的使用說(shuō)明，根據(jù)不同的計(jì)算方法得出正確的數(shù)值。某些儀表直接給出輸入電流諧波成份占總電流的百分比，而某些儀表直接給出非基次電流成份，還需進(jìn)行換算，這在測(cè)試中應(yīng)予以注意。
4 輸入頻率變化范圍
輸入頻率變化范圍越寬，由電池逆變供電的機(jī)會(huì)相對(duì)要少，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命，尤其是輸入為油機(jī)供電時(shí)，油機(jī)的頻率變化范圍很寬，若UPS輸入頻率變化范圍寬，適應(yīng)能力就強(qiáng)。UPS由發(fā)電機(jī)或頻率不穩(wěn)定的專(zhuān)用電源系統(tǒng)供電時(shí)，在輸出突然加載和負(fù)載電流中有高次諧波成份時(shí)，其輸出電壓頻率和幅度會(huì)發(fā)生較大變化，若UPS的輸入頻率變化范圍過(guò)窄，UPS與發(fā)電機(jī)就容易失去匹配，造成UPS無(wú)法穩(wěn)定工作。有的產(chǎn)品的變化范圍可達(dá)±5Hz，還能適應(yīng)輸入頻率60Hz的場(chǎng)合。
5 頻率跟蹤范圍
交流供電時(shí)，UPS輸出頻率跟蹤輸入交流頻率的范圍就是頻率跟蹤范圍。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)只有在同步時(shí)才能順利轉(zhuǎn)換，否則，瞬時(shí)的環(huán)路電流將損壞機(jī)器，或存在較大的轉(zhuǎn)換時(shí)間，另外，隨時(shí)保持同步使輸出電壓不至于在逆變/旁路轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生較大的相位變化。跟蹤狀態(tài)時(shí)，UPS的輸出頻率與輸入頻率一致，頻率跟蹤范圍寬，意味著輸出頻率的變化范圍也寬，計(jì)算機(jī)對(duì)頻率不很敏感，選用頻率跟蹤范圍寬的UPS較好。
6 頻率跟蹤速率
UPS輸出頻率與輸入交流頻率存在偏差時(shí)，UPS輸出頻率跟蹤輸入交流頻率變化的速度，以Hz/s表示，輸入頻率由跟蹤頻率范圍下限至上限突變時(shí)，輸入頻率突變范圍與輸出頻率跟蹤至輸入頻率上限時(shí)，所用的時(shí)間比值即為頻率跟蹤速率。制定該指標(biāo)的目的是為了保證輸出頻率變化平穩(wěn)，不應(yīng)出現(xiàn)很大的瞬變現(xiàn)象。頻率跟蹤速率過(guò)大時(shí)，逆變器對(duì)市電頻率的變化過(guò)于敏感，當(dāng)市電電壓波形高次諧波成份過(guò)大，或波形失真嚴(yán)重時(shí)，逆變器都可能誤認(rèn)為市電頻率變化而盲目跟蹤，從而造成逆變器工作頻率不穩(wěn)定或抖動(dòng)，反之，如果頻率跟蹤速率過(guò)小，則在市電頻率發(fā)生變化的過(guò)程中，逆變器工作頻率大部分時(shí)間處于與市電頻率不同步的狀態(tài)，一旦輸出過(guò)載或逆變器故障，逆變向旁路轉(zhuǎn)換的可靠性就會(huì)受影響。本標(biāo)準(zhǔn)的1Hz/s是根據(jù)UPS的實(shí)際運(yùn)行情況的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定的。
7 輸出電壓穩(wěn)壓精度與輸出頻率
UPS的穩(wěn)壓精度高對(duì)負(fù)載設(shè)備是大有好處的，對(duì)于計(jì)算機(jī)，如果UPS的穩(wěn)壓精度高，計(jì)算機(jī)內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源承受的應(yīng)力變化小，可靠性就會(huì)提高。輸出電壓穩(wěn)壓精度與電路結(jié)構(gòu)、控制方式、技術(shù)及成本等因素都有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，在線式的UPS都有較高的穩(wěn)壓精度。
UPS不論何種電路結(jié)構(gòu)在市電供電狀態(tài)下都不具備穩(wěn)頻功能，而是跟蹤輸入頻率，所以強(qiáng)調(diào)該項(xiàng)試驗(yàn)是在電池逆變工作時(shí)。
8 動(dòng)態(tài)電壓瞬變范圍和瞬變響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間
輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間的定義是：在輸入電壓為額定值，輸出為線性負(fù)載，輸出電流由零至額定電流或由額定電流至零突變時(shí)，輸出電壓恢復(fù)到輸出穩(wěn)壓精度范圍內(nèi)所需要的時(shí)間。這里取穩(wěn)壓精度為±5%，因?yàn)檫@是穩(wěn)壓精度合格的最低要求。瞬變電壓過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生較大的浪涌電流，對(duì)負(fù)載和UPS本身都很不利。
標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)電流變化率做出規(guī)定，測(cè)試時(shí)有以下情況：
（1） 子負(fù)載
負(fù)載可周期性地從零突變到額定電流并從額定電流突變到零，試驗(yàn)波形也成周期性變化，可用一般的記憶示波器顯示波形就可讀出數(shù)值，而不必強(qiáng)調(diào)負(fù)載突變與鎖定波形時(shí)機(jī)的配合，也不必把示波器設(shè)置為單次觸發(fā)，有時(shí)單次觸發(fā)時(shí)抓到的波形不一定是負(fù)載突變時(shí)的波形。
（2） 氣開(kāi)關(guān)或電子開(kāi)關(guān)
通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)或電子開(kāi)關(guān)的通斷，負(fù)載一次性地從零突變到額定電流或從額定電流突變到零。可記錄多幅畫(huà)面、類(lèi)似于記錄儀的示波器，可以比較準(zhǔn)確地記錄突變波形。
做這項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，不宜用燈泡做負(fù)載，因?yàn)闊襞莸睦鋺B(tài)電阻很小，突然加電時(shí)瞬間電流很大，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)UPS的額定電流，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。
9 市電、電池切換時(shí)間
市電中斷時(shí)，UPS從市電供電轉(zhuǎn)為電池供電，在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，UPS輸出可能會(huì)出現(xiàn)短暫的斷電時(shí)間，稱(chēng)為輸出電壓切換時(shí)間。但本標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)斷電時(shí)間給出明確定義，有幾種理解：1、電壓完全為0的時(shí)間；2、電壓降至超出負(fù)載允許的下限值的時(shí)間；3、電壓降至超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的第Ⅲ類(lèi)穩(wěn)壓精度指標(biāo)的時(shí)間。從產(chǎn)品是否合格的角度考慮， UPS只有滿足第Ⅲ類(lèi)穩(wěn)壓精度指標(biāo)才是合格產(chǎn)品，因此，檢測(cè)方法統(tǒng)一為第三種可以增加可比性。在線式UPS在市電供電和電池供電情況下，都將電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)中間直流電壓，有較大的電解電容，因此一般市電、電池切換時(shí)間為0。后備式和互動(dòng)式在市電不佳時(shí)通過(guò)繼電器切換，一般存在幾毫秒的切換時(shí)間。
10 旁路逆變切換時(shí)間
該項(xiàng)試驗(yàn)未規(guī)定負(fù)載狀況，標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)是逆變器故障時(shí)的逆變轉(zhuǎn)旁路的切換時(shí)間，但一般UPS輸出過(guò)載或過(guò)溫時(shí)，都會(huì)從逆變工作方式轉(zhuǎn)為旁路工作，可用記憶示波器記錄此瞬時(shí)的UPS輸出電壓波形，由示波器上讀出切換時(shí)間。在線式UPS一般不會(huì)有斷點(diǎn)，但波形幅度會(huì)有瞬時(shí)變化，當(dāng)旁路轉(zhuǎn)逆變時(shí)，相當(dāng)于UPS的逆變器突然加載，輸出波形可能會(huì)有±10%的變化。測(cè)試該項(xiàng)指標(biāo)時(shí), 不應(yīng)采用關(guān)斷逆變器的方法, 應(yīng)用超載或手動(dòng)控制切換置旁路。
一般情況，UPS開(kāi)機(jī)瞬間是旁路工作，之后轉(zhuǎn)向逆變工作，用記憶示波器記錄此瞬時(shí)的UPS輸出電壓波形，由示波器上可讀出旁路轉(zhuǎn)逆變的切換時(shí)間。
11 輸出功率因數(shù)
這個(gè)指標(biāo)是對(duì)UPS帶載能力的考察�，F(xiàn)在UPS在實(shí)際使用中均向PC、服務(wù)器這類(lèi)非線性負(fù)載供電，其輸入功率因數(shù)一般是0.7左右，所以對(duì)于10kVA的負(fù)載，除了7kW有功功率以外，還需7W的無(wú)功功率，若UPS的輸出功率因數(shù)只能達(dá)到0.8，那只能提供6kW的無(wú)功功率，無(wú)法滿足需要，而只能增大UPS的輸出容量至11.7kVA。因此，僅看UPS的輸出容量和帶有功功率的能力，而不考察其輸出功率因數(shù)是不夠的。
12 輸出電流峰值系數(shù)
當(dāng)輸出電流中存在著周期性非正弦波電流峰值時(shí)，UPS所允許的最大非正弦波電流峰值與輸出電流有效值之比就是輸出電流峰值系數(shù)。這個(gè)指標(biāo)越大，說(shuō)明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。正弦波的峰值系數(shù)是1.414，PC、服務(wù)器這類(lèi)非線性負(fù)載的電流峰值系數(shù)在2.5～3.0之間。
----《電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化》
