一、前言

 

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

 

二、接線(xiàn)

 

YD/T 1095-2018主要規定的電氣參數分為功率和響應兩類(lèi)，為保隔壁PA功率分析儀組的飯碗，這里就不越俎代庖去測功率參數了，此次主要看UPS響應時(shí)間。被測的是單相UPS，要看其工作過(guò)程，除了輸入和輸出的電壓電流，還需要看內部電池的電壓和電流，所以我腦子的接線(xiàn)是這樣的： 

 

 

一共需要測量六路波形信號，示波器是無(wú)能為力了，及時(shí)祭出此次測試的另一個(gè)主角ZDL6000，最高支持16通道測量。找來(lái)三把電流鉗和三個(gè)電壓探頭，鉗子和探頭找到對應位置隨便接上，只需確保測試點(diǎn)間不短路，上電后發(fā)現接錯接反了調換過(guò)來(lái)就行了，不需要費心管什么火線(xiàn)零線(xiàn)、正極負極或共地什么的。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、測試

 

UPS響應時(shí)間的測試，主要是在開(kāi)機狀態(tài)下，輸入（電網(wǎng)）和輸出（負載）端的切入和切出。由于ZDL6000具備硬盤(pán)容量級別的記錄空間，測試時(shí)無(wú)需每項內容都重復設置觸發(fā)、啟動(dòng)捕獲和命名保存捕捉的數據。設置好ZDL6000開(kāi)啟硬盤(pán)記錄后，就可以開(kāi)始測試。整個(gè)過(guò)程就像有一個(gè)攝像機不停機持續跟拍，沒(méi)有導演喊停，所有表演均完整記錄下來(lái)，不滿(mǎn)意自己隨時(shí)重來(lái)，完成了就停機。所以按按開(kāi)關(guān)測試就完成了，非常省事，不是一般的流暢。

四、結果分析

 

大家最期待的測試結果出來(lái)了，下面點(diǎn)點(diǎn)回放，看看會(huì )有什么發(fā)現。

 

首先是本次測試數據的全貌：

 

 

從上到下分別是輸入端電壓電流、電池電壓電流和負載端電壓電流。整個(gè)過(guò)程持續60分鐘，期間大段大段無(wú)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(kāi)機時(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(kāi)機一段時(shí)間后，在旁路模式下接入負載，測量點(diǎn)電壓只有短暫跌落，之后馬上回復正常，這應該是回路阻抗在瞬間大電流下分壓導致的。從負載電流波形我們還可以看出，負載先是全橋整流啟動(dòng)輔助電源，然后才啟動(dòng)帶功率因數校正的主電源。

  

 

接下來(lái)是最關(guān)鍵的參數：旁路模式到逆變模式的切換時(shí)間，標準要求這個(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，UPS就沒(méi)有意義了。從下圖實(shí)測波形分析看，被測UPS是滿(mǎn)足標準要求的，電壓上升也較快，只是這輸出的波形真的如用戶(hù)手冊寫(xiě)的一樣是準方波，這應該是最低端的型號了吧。諧波含量之類(lèi)的參數就不要奢求了，如果想看看頻譜分布，可以打開(kāi)機器數學(xué)運算或FFT的頻譜分析功能查看。

 

 

逆變時(shí)輸出的方波導致很抖的電流尖峰，對工作電器和周邊電磁環(huán)境很不利。最直接的體驗就是電流噪聲特別大，且帶載越大噪聲越大。如果用聲壓計測量，應該會(huì )超出YD/T 1095-2018標準。

 

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

 

 

從圖中看，電壓上升時(shí)間慢可能會(huì )導致已接入電器電壓過(guò)低而停機，因此用此UPS最后不要在逆變模式下再增大負載，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(kāi)關(guān)模擬恢復供電，我們可以看到如下波形圖：

 

 

該UPS結果了11秒后才切回旁路模式，從動(dòng)作時(shí)間看相當慢。不排除廠(chǎng)家故意這樣設計，用來(lái)避免供電恢復初期電網(wǎng)不穩定帶來(lái)的影響。這樣雖然對負載沒(méi)有額外的影響，但符合標準要求嗎？

 

由于測試前未給UPS充滿(mǎn)電，無(wú)法測試其實(shí)際放電時(shí)間，最后只能切斷電網(wǎng)打開(kāi)負載讓其工作到終止輸出了。當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(kāi)關(guān)放一邊靜待結束，不用擔心電沒(méi)放完存儲空間沒(méi)了，重要數據沒(méi)記下來(lái)而又得加班重測的窘?jīng)r。結束放電波形圖如下：

 

 

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

 

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

五、后記

 

用ZDL6000測試，最深的體驗就是：隔離多通道讓人省心，超大存儲讓人省力。所以整個(gè)過(guò)程是省心又省力。在不追求超高帶寬和超高采樣率的測試場(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(lái)繁雜的測試流程就被簡(jiǎn)化聚焦到最重要的數據分析上，極大地提高了工作效率。

 

此次測試采集的總數據量達幾十G字節，還有很多細節數據不在此一一披露。測試目的也純粹為了演示測試流程，所以不公布UPS型號及給出結論。如果大家對此次測試有任何疑問(wèn)歡迎留言，或者期望看到哪些電力電子方面的測試也請留言，我們會(huì )盡量安排以滿(mǎn)足大家的好奇心的。

 

 

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