什么是不間斷電源設(shè)備?它有什么作用?不間斷電源設(shè)備(UPS)作為一種高品質(zhì)電源，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)對(duì)電網(wǎng)可靠性要求較高的行業(yè)中。隨著工業(yè)用電源技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì) UPS 電磁兼容(EMC-Electromagnetic CompaTIbility)性能及其檢測(cè)技術(shù)也提出了更高的要求。本文結(jié)合 UPS 的 EMC 檢測(cè)相關(guān)的國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)地介紹 UPS 的電磁干擾(EMI-ElectromagneTIc Interference)和電磁敏感度(EMS-ElectromagneTIc SuscepTIbility)的測(cè)試要求，并給出有效的解決方案。

引言

不間斷電源設(shè)備(UPS)是一種恒頻、穩(wěn)壓、純凈、不間斷的高品質(zhì)電源，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，它的重要性越來(lái)越明顯，尤其是在電信、銀行、電力、交通、金融以及國(guó)防等對(duì)電網(wǎng)的可靠性要求較高的行業(yè)。UPS 是個(gè)特殊的設(shè)備，既是電網(wǎng)的負(fù)載，又要給負(fù)載提供電源，其電磁兼容(EMC-Electromagnetic Compatibility)性能既要保證它不對(duì)電網(wǎng)造成電磁污染，又要保證它提供給負(fù)載的是一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源。因此，綜合地從 UPS 的電磁干擾(EMI-Electromagnetic Interference)和電磁敏感度(EMS-Electromagnetic Susceptibility)角度進(jìn)行電磁兼容特性的測(cè)試和評(píng)價(jià)顯得至關(guān)重要

針對(duì) UPS 產(chǎn)品的特點(diǎn)，UPS 的電磁兼容主要包含電源的輸入及輸出傳導(dǎo)干擾、電源的輻射干擾和 UPS 的抗干擾特性。目前 UPS 的 EMC 要求的專用標(biāo)準(zhǔn)為 GB 7260.2-2009/IEC 62040-2:2005 [1]。另外根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目的不同需參照對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了各個(gè)頻段各種類型電氣電子設(shè)備的騷擾發(fā)射限值和抗擾性要求、明確了相應(yīng)的試驗(yàn)方法及測(cè)量用儀器設(shè)備要求。

1、UPS 的 EMC 檢測(cè)方案

UPS 的 EMC 性能包括 EMI 和 EMS，EMI 要求 UPS 在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境及其它事物(包括設(shè)備和系統(tǒng))產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定限值;EMS 特性要求 UPS 系統(tǒng)本身在電磁騷擾情況下運(yùn)行性能要穩(wěn)定，如具有抗雷擊、靜電、振鈴波等干擾的能力。對(duì)于不同的 EMC 特性，標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求不同，須選擇專業(yè)的測(cè)試方案進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試項(xiàng)目參見(jiàn)表 1。

表 1、UPS 的 EMC 測(cè)試項(xiàng)目

2、UPS 的 EMC 性能測(cè)試說(shuō)明

以下僅舉幾個(gè)對(duì) UPS 較為典型的 EMC 性能測(cè)試加以說(shuō)明。

輻射騷擾檢測(cè)

UPS 中有變壓器、電感、開(kāi)關(guān)管、整流管等非線性器件，由于寄生電容的影響很容易形成共模電流。閉合的電流回路會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，同時(shí)又會(huì)伴隨輻射電場(chǎng)。UPS 作為一個(gè)干擾源，工作過(guò)程中會(huì)向周圍空間發(fā)射輻射騷擾，UPS 中的輻射騷擾會(huì)影響周邊一些高靈敏度的電器正常工作。輻射騷擾試驗(yàn)就是用來(lái)評(píng)估其輻射騷擾程度。根據(jù) GB 7260.2-2009/IEC 62040-2:2005[1]等 UPS 專用標(biāo)準(zhǔn)要求以及 GB 4824-2004/CISPR11:2003[2]等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，需在 30MHz-1GHz 頻率范圍內(nèi)測(cè)量 UPS 空間輻射的電場(chǎng)分量。圖 1(左)和圖 1(右)分別為典型的 UPS 輻射發(fā)射測(cè)量原理和包括電波暗室在內(nèi)的測(cè)量系統(tǒng)，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)頻率測(cè)量范圍已拓寬至 3GHz，以滿足更高的測(cè)試需求。

圖 1、UPS 輻射發(fā)射測(cè)量原理圖(左)和測(cè)量系統(tǒng)(右)

電源端子傳導(dǎo)騷擾檢測(cè)

UPS 工作時(shí)除了通過(guò)空間對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生輻射騷擾，還會(huì)通過(guò)電源線向電網(wǎng)產(chǎn)生騷擾。若 UPS 電源端子存在高幅值的傳導(dǎo)騷擾，極可能導(dǎo)致同一電網(wǎng)的計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)設(shè)備受到干擾，導(dǎo)致信息設(shè)備數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。GB 7260.2-2009/IEC 62040-2:2005[1]和 GB/T6113.201-2008/CISPR 16-2-1:2003[3]等標(biāo)準(zhǔn)對(duì) UPS 沿著電源線向電網(wǎng)發(fā)射的騷擾電壓的限值和測(cè)量方法做出了明確要求。圖 2 為杭州遠(yuǎn)方公司根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的測(cè)量用系統(tǒng)，測(cè)量在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行，系統(tǒng)主要由人工電源網(wǎng)絡(luò)和 EMI 接收機(jī)組成，測(cè)量頻率范圍達(dá)到 10Hz-30MHz，覆蓋了標(biāo)準(zhǔn)要求的 150kHz-30MHz。

圖 2、UPS 電源端子傳導(dǎo)騷擾測(cè)量系統(tǒng)

輻射抗擾度檢測(cè)

電磁輻射現(xiàn)象無(wú)所不在，如無(wú)線電臺(tái)、移動(dòng)無(wú)線電發(fā)射機(jī)及各種工業(yè)電磁輻射源，甚至熒光燈具在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。這些輻射將對(duì)工作中的 UPS 產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致 UPS 出現(xiàn)故障或性能受損。電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)就是用來(lái)評(píng)估受試設(shè)備對(duì)來(lái)自空間的輻射電磁場(chǎng)抗擾度，GB/T 17626.3-2006/IEC61000-4-3:2006[4]和 GB 7260.2-2009/IEC 62040-2:2005[1]等標(biāo)準(zhǔn)明確 UPS 對(duì)周圍輻射干擾最低抗擾度要求、測(cè)試方法和設(shè)備要求。圖 3(左)和圖 3(右)分別為典型的輻射抗擾度測(cè)量原理和測(cè)試用系統(tǒng)，可完全滿足上述基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和 UPS 專用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求。

圖 3、UPS 輻射抗擾度測(cè)試原理圖(左)和測(cè)試系統(tǒng)(右)

靜電放電抗擾度檢測(cè)

靜電放電試驗(yàn)?zāi)M了操作人員直接觸摸 UPS 時(shí)對(duì)設(shè)備的放電以及放電對(duì)設(shè)備工作的影響，或操作人員在觸摸鄰近設(shè)備時(shí)對(duì)所關(guān)心設(shè)備的影響。累計(jì)的靜電電荷會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾千伏的電壓，一方面會(huì)引起 UPS 中半導(dǎo)體等器件的損壞，造成設(shè)備永久性失效，也會(huì)引起 UPS 近場(chǎng)電磁場(chǎng)變化，造成設(shè)備的誤動(dòng)作。圖 4 為杭州遠(yuǎn)方公司根據(jù) GB/T 17626.2-2006/IEC61000-4-2： 2008[5]和 GB 7260.2-2009/IEC 62040-2:2005[1]等標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的 EMS61000-2A UPS 靜電放電測(cè)試系統(tǒng)，最高靜電電壓可達(dá) 30kV，涵蓋標(biāo)準(zhǔn) 4kV 接觸放電、8kV 空氣放電測(cè)試要求。

圖 4、UPS 靜電放電分析測(cè)試系統(tǒng)

浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)

UPS 除了作為騷擾源外還可以起到隔離作用，可以將瞬間間斷、電壓波動(dòng)等電網(wǎng)干擾阻擋在負(fù)載之前，不僅可以使負(fù)載對(duì)電網(wǎng)不產(chǎn)生干擾又可以使電網(wǎng)中的干擾不影響負(fù)載，從而起到良好的隔離作用。自然界的雷擊、電源系統(tǒng)切換、設(shè)備接地網(wǎng)或接地系統(tǒng)間的短路等都可能會(huì)對(duì)該環(huán)境下 UPS 形成浪涌沖擊，若 UPS 不具備良好的浪涌(沖擊)抗擾度不但不能起到隔離作用嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失靈和損傷。因此 GB/T 17626.5-2008/IEC 61000-4-5:2005[6]和 GB 7260.2-2009/IEC 62040-2:2005[1]等標(biāo)準(zhǔn)對(duì) UPS 的抗浪涌沖擊性能檢測(cè)和評(píng)估作出了明確規(guī)定。UPS 雷擊浪涌測(cè)試用系統(tǒng)如圖 5 所示，系統(tǒng)主要設(shè)備為杭州遠(yuǎn)方公司 EMS61000-5G 全自動(dòng)多功能雷擊浪涌發(fā)生器，它在受試設(shè)備供電電源上耦合一個(gè)浪涌尖峰，最高值可達(dá) 15kV，浪涌電壓的波前時(shí)間和半峰值時(shí)間為 1.2μs/50μs，為浪涌抗擾度性能測(cè)試提供一個(gè)準(zhǔn)確、理想的依據(jù)。

圖 5、UPS 雷擊浪涌測(cè)試系統(tǒng)

3、小結(jié)

隨著 UPS 技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)其 EMC 測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)也日趨完善，相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備也亦發(fā)展成熟。UPS 廠商應(yīng)按照產(chǎn)品特點(diǎn)，根據(jù)國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展要求，選擇相應(yīng)的檢測(cè)方案對(duì) UPS 的特性進(jìn)行全面表征和評(píng)價(jià)，這不僅可以提高 UPS 整體質(zhì)量，還有利于進(jìn)一步規(guī)范 UPS 產(chǎn)品的發(fā)展。以上就是不間斷電源設(shè)備解析，希望能給大家?guī)椭?