测试 UPS 的目的,主要是鉴定UPS的实际技术指标是否满足使用要求。UPS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,测试输入端和输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效率、输出电压波形、失真度以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UPS输出电压波形的变化,以检验UPS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. 测试输入特性参数及方法
(1)输入功率因数
技术指标:国标为≥ 0.8。
测试方法:检测 UPS 输入电流波形谐波及其与电压波形相位差的综合分析。可用英国 PA4400-4 型数字电力谐波分析仪直读(在空载和满载时)。
此项测试的意义如下:
①减少输入端无功损耗是UPS节电的重要组成部分。6脉冲整流器,如果不加输入滤波器,其无功损耗约为额定功率的20 %。
②降低对自备发电机的功率比要求。如果输入功率因数为1时,需要配备发电机的功率比为1:1,那么6脉冲整流器而输入又没有加谐波滤波器的话,需要配备发电机的功率比为2.5:1。
③减少对电网造成的污染。此项指标在选购设备时应该考虑进去。
(2)输入频率范围
技术指标:国标为50Hz±2.5 %。
测试方法:采用变频电源或发电机。固定额定输入电压,改变输入频率,用记忆示波器观察 UPS 输入频率的跟踪范围。
本技术指标要求不高,所有品牌 UPS 都能达到。跟踪电网频率范围宽,表明UPS与电网容易匹配。
(3)直流电压输入范围
技术指标:国标没有规定。
UPS说明书中都应该标明直流电压的范围,由于各品牌的UPS所配置的直流电压(标称值)不一样,所以范围也不一样。
测试方法:在保证UPS输出电压在380V±1% 范围时,测量蓄电池的直流电压范围。
此项测试的意义是:较宽的直流电压输入范围,表明控制电路调整范围宽。市电与蓄电池互相切换时,仍然保证UPS输出电压的稳定度。
2. 测试输出特性参数及方法
(1)输出电压波形
技术指标:国标为正弦波,波形失真 ≤5%(100 % 线性负载)。
测试方法:一般是在空载和满载(电阻性负载)状态时,观察输出波形是否正常,用失真度测量仪或658型数字电力品质分析仪,测量输出电压波形的失真度。
(2)UPS的输出电压
技术指标:国标为 380V ± 2%。
UPS的输出电压可以通过以下方法进行测试:
①当输入电压为额定电压的90 %,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 ± 2 % 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,另外一相为100 %负载时,其输出电压应保持在额定值± 2 % 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UPS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UPS ,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,另外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两相为额定负载,另外一相为70 % 的额定负载;或者一相为额定负载,另外两相为70 % 的额定负载来测试输出电压(各相电压、线电压)的稳压精度和三相输出不平衡度。
③当UPS逆变器的输入直流电压变化± 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± 2 % 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入信号在大范围内变化时,表现出明显的非线性,要使输出电压不超出允许范围,对电路要求就更高了。
(3)负载波峰因数
技术指标:国标没有此项要求,国际标准为CF = 3( CF—波峰因数)。
测试方法:
①用模拟波峰因数为3:1而平均功率为UPS额定输出功率的假负载,接入UPS输出端,观察 UPS 是否过载及长期工作是否可靠。
②调节波峰因数比,测量UPS在可靠工作条件下的波峰因数值。
本指标是真正反映UPS带当今最普遍的非线性负载的能力,是一个非常重要的技术指标。要获得较高的波峰因数,需要较高的PWM调制频率及高速数字反馈。
(4)噪声测试(在 1 m 距离下测量)
技术指标:国标为 ≤ 65dB (≥10 kVA)
测试方法:在满载条件下,使用 HS56070XAN61 型噪声自动测试系统进行测试。
UPS功率越大,噪音越大,这是环境噪音污染。在大功率UPS中,凡是采用较高的PWM 调制频率及采用先进装配工艺的,噪音都比同规格其他品牌UPS的噪音低。