APC-SURT10000UXICH/UPS电源后备2小时
价格:面议
根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明,假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1,则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10,到批量生产时解决需要的费用可能达100,到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此,APC UPS电源不间断电源电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
针对APCUPS电源的产品特点,APCUPS电源的电磁兼容主要包含以下几个部分:电源的输入、输出传导;电源的辐射扰;APCUPS电源的抗特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
1、输入、输出传导的抑制
针对传导扰,可以从三个方面来考虑:源、传导途径和直接的扰抑制。
A、源的消除和降低:在APC UPS电源中有整流的AC/DC变换,有SPWM逆变的DC/AC逆变器,有PFC的高频变换电路,有DC/DC变换的回路,这些都是APCUPS电源售后内重要的扰源,尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路,因此,合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的扰强度,合理地设计高频电流的PCB、布线也可以改善APCUPS电源售后的扰;对于功率变换器中的驱动电路,可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻,增加开关电源的上升、下降沿时间,从而减少电压、电流的高频谐波含量。
B、传导途径的抑制:由于所有的传导只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到APC UPS电源的输入、输出电源端子,因此,尽量减少传递的途径也是减低APCUPS电源不间断电源扰的有效方法。例如,将所有的源安装在离输入、输出端子较远的位置,输入、输出的电源线不从源附近走线,在源的进出位置加强抑制处理,通过屏蔽手段将源和其它部分进行空间隔离,电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
C、直接的扰抑制:对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况,直接在输入、输出回路采用相应的EMI滤波器件,如电感、高频电容、滤波器等将可以再次有效压低APCUPS电源整机对外的传导,实践表明,只要适当加大滤波器的相关参数和衰减的DB值,一般都可以将APCUPS电源的传导扰压低到标准的限值以内。当然,滤波器的安装必须越靠近输入、输出电源端子越好,因为即使是多几厘米长的接线也会增大,插座式的滤波器将是为理想的选择。另外,在滤波器中的电容或外加的EMI滤波电容好是无感的,以增强滤波效果。
2、整机辐射的抑制
对于APCUPS电源的辐射,主要有两种方法:辐射源的强度抑制和辐射途径的处理。
A、辐射源的抑制:在APCUPS电源中,辐射源的辐射强度抑制方法基本同传导的处理相同,因为源本身即有传导扰又有辐射扰;另外,对于辐射扰,对辐射源采取适当的屏蔽措施将可十分有效地降低辐射的电平和能量。
B、辐射途径的处理:整机外壳的等电位设计:根据电磁场原理,一个接地良好理想密闭的金属六面壳体的内外电磁场不存在相互,因此APCUPS电源的外壳一般应作成金属的,且各个面之间应良好连接,保证为一个等电势体,这样即可十分有效减弱APCUPS电源对外的辐射。一般对于电磁兼容要求严格的场合,APCUPS电源的壳体不宜采用塑料制作。
进出APCUPS电源壳体连线的处理:由于APCUPS电源必须有输入、输出电源端子、电池扩展端子等连线进出APCUPS电源的外壳,因此这些线的防扰处理将十分重要,直接影响到测试的结果能否符合标准要求。一般在这些线上适当地加些高频磁环和高频电容就会有很好的效果。
3、APCUPS电源的抗设计
APCUPS电源的抗主要体现在控制电路的抗扰性,从电路的性质可分为模拟电路的抗和数字电路的抗两个方面。良好的抗扰性是保证APCUPS电源正常运行的条件,因此,在APCUPS电源的控制回路的设计初期就必须将控制电路的抗扰性考虑进去,否则,遇到外界扰时整套的控制方案将可能全部。
A、模拟电路的抗:
对于开环的模拟控制,一般针对可能出现的部位适当加入一定的RC电路将扰消除;对于闭环的模拟控制,除了采用RC外,还必须对闭环的放大倍数的频率特性进行适当的调整,确保信号加入时不会对环路产生恶果。
对于功率部分的电路,减短所有的连线、加入假负载、减小功率驱动的回路等都可以有效增强功率电路的抗能力。
B、数字电路的抗:
对于数字控制电路,其抗扰性对APCUPS电源的可靠性十分重要,因为目前几乎所有的APCUPS电源控制都有采用到数字控制的单片机,抗扰性差的系统将可能导致APCUPS电源的停机或损坏。
数字电路电源的有效滤波是数字电路不受的基本保证;所有的I/O口应有适当的RC处理;控制电路应尽量远离功率部分;适当的电磁屏蔽措施;良好的PCB布局设计等都可以有效避免数字系统受到外界。
应明确指出的是,对于APCUPS电源不间断电源闭环的稳压、同步控制,控制模型的抗性和软件滤波处理方法在系统建模时就必须有充分合理的考虑,并在系统调试时做完整实验。
由于供电及系统设计等因素,经常会有用户将柴油发电机与APCUPS电源配合使用,以满足更高的供电需求,但在实际应用中,由于APCUPS电源的输入多表现为非线性负载,且发电机只能提供有限的电流,两者结合就易出现许多问题:
1、电压震荡。APC UPS电源反馈的波动电压,造成发电机的输出电压稳定度差,形成振荡,振荡范围高达额定电压的±10%-±20%,即使调整到佳状态,输出的震荡依然会高于至少2%以上。
2、电流震荡。即使在APCUPS电源所带非线性负载工作稳定的情况下,发电机输出电流依然在±20%-±50%的范围内振荡,且这种振荡无法调整。
3、频率振荡:频率振荡的范围通常小于电压及电流的振荡幅度,但它的影响更大,从而直接导致APCUPS电源售后在市电及电池供电状态间频繁切换。同时由于柴油机根据负载变换导致其自身的振动加剧,从而加速机械磨损,造成机件的提前老化甚至损坏。
选用进口APCUPS电源应注意的问题
有些进口APCUPS电源输入输出的接线方式与我国不同,在选用时应注意改进的方法。美国的APCUPS电源,如APC UPS电源输入输出的接线方式和我国标准相反。简单地说,我国单相供电是左零右火,而美国则是左火右零。另外,还要注意到美标插座插头的样式和我国也不一样。
在美国国家标准插头插座改为我国国家标准插头插座时,应注意内部的接头关系,不能简单地调线。
第九、维修时便利也是选型的因素
APCUPS电源发生故障是正常现象,在选型时,维修的便利,也是不可轻视的因素,否则会给使用中维修带来不便。
测试APCUPS电源的目的,主要是鉴定APCUPS电源的实际技术指标能否满足使用要求。APCUPS电源售后的测试一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、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APC UPS电源输出电压波形的变化,以检验APCUPS电源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,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APCUPS电源的输出电压频率一般都能满足要求。但当APC UPS电源的频率电路,本机振荡器不够精确时,也有可能在市电频率不稳定时,APCUPS电源输出电压的频率也跟着变化。APCUPS电源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
APCUPS电源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APCUPS电源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APCUPS电源,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APCUPS电源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。
4.效率
APCUPS电源的效率可以通过测量APCUPS电源的输出功率与输入功率求得。APCUPS电源的效率主要决定于逆变器的设计。大多数APCUPS电源只有在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。
二、动态测试
1.突加或突减负载测试
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APCUPS电源输出瞬变电压在—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APCUPS电源该项指标合格;若APCUPS电源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APCUPS电源本身都是极为不利的,则该种APCUPS电源就不宜选用。
2.转换特性测试
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APCUPS电源上时,相当于APCUPS电源的逆变器突然加载,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APCUPS电源一般不会有断点,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APCUPS电源在市电正常时,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。