科士达UPS电源系统的测试方法

科士达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、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、科士达UPS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UPS的输出电压频 率一般都能满足要求。但当UPS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，UPS输出电压的频率也跟着变化。UPS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
UPS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UPS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
科士达UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得。科士达UPS的效率主要决定于逆变器的设计。大多数UPS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。用户选型时最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、科士达UPS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UPS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UPS该项指标合格；若UPS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UPS本身都是极为不利的，则该种UPS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UPS上时，相当于UPS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UPS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UPS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。
三、科士达UPS其他常规测试
1.过载测试
过载特性是用户极为关心，也是衡量UPS电源的一项重要指标。过载测试主要是检验UPS整机的过载能力，保证即使运行中出现过负荷现象时，UPS也能维持一定时间而不损坏设备。过载试验必须按设备指标测试，并且要在25~(2以内的室温下进行。
2.输入电压过压、欠压保护测试
按设备指标输入电压允许变化范围进行测试，一般UPS允许输入电压变化±10％，当输入电压超过此范围时应报警，并转换到蓄电池供电，整流器自动关闭，当输入电压恢复到额定允许范围内时，设备应自动恢复运行，即蓄电池自动解除，转为由市电运行。在蓄电池自动投入和解除的过程中，UPS输出电源波形应无变化。
注意，此项测试一定要保证接线正确，特别是相序必须接对。另外，有的UPS在市电超出+10％范围时，只有报警，而无蓄电池自动投入的性能，只有当市电低于—10％范围时，才有蓄电池自动投入的功能。而有的UPS则是在市电超出±10％范围时，都有蓄电池自动投入的功能，测试时请注意这一点。
3.放电测试
放电测试主要是检验蓄电池的性能。放电试验时，一是要记录放电时间；二是要观测放电时的输出电压波形及放电保护值；三是要检查是否有“落后”电池。
放电试验前必须对蓄电池作连续24h的不间断充电。
四、特殊测试
对于一台UPS来说，进行上述三项内容的测试就可以了，但真正的验机及大批生产或订货是远远不够的，还必须进行专项测试。专项测试可用抽样的
方式进行，其内容有：
1.在额定负载为超前及滞后两种情况下，观测UPS输出的稳压效果；
2.小负载条件下的效率测试。在25％-35％的额定负载(滞后)条件下，质量好的UPS，效率可超过80％；
3.频繁操作试验。此项试验包括频繁起动与频繁转换。
(1)频繁起动的目的在于检验逆变器、锁相环、静态开关和滤波电容的动态稳定和热稳定。其方法是起动UPS，当逆变器起动成功，有输出电压和电流，达到技术要求后，带负载运行。然后减去负载，停机，再起动UPS，这样连续多次。
(2)频繁切换试验，主要是检测转换时供电有无断点, ，在线式UPS是不应该出现断点的。
4.充电器的起动试验。为了保护电池，避免充电器启动时对电网的冲击，一般UPS的充电器启动，均有限流启动功能，充电器由启动到正常运行的过渡过程，时间一般在10s以上，电流一般限定在电池容量的1/10。
5.不带电池加载试验。UPS不带电池时，UPS只具有稳压功能。不带蓄电池情况下加负载，可以检验整流器的动态性能。一般要求在20ms内保证输出电压恢复到(100土1)％以内。对于这一功能，不同UPS有不同的设计。
6.高次谐波测试。一般UPS的高次谐波分量总和小于5％，可用谐波分析仪来测试。良好的UPS能全部滤掉11次谐波以下的全部谐波，而且波形很稳。选用UPS也应尽量选用不含11次谐波以下谐波的UPS。
7.输出短路试验。此种试验一般不予进行，以防损坏UPS设备。这是因为有的UPS的输出短路保护功能不够完善。对于具有旁路电源的UPS，进行输出短路测试时，必须在断开旁路电源的情况下进行。否则当输出短路时，UPS会在限流的同时，将负载切人旁路电源，会烧断旁路电源保险丝来进行保护。这样，既看不出输出短路保护的限流情况，还将烧毁旁路电源的保险丝，是应该避免的。

UPS的测试内容还可以列举一些，如温升保护性能试验、工作温度试验、振动试验、同步跟踪试验、耐压试验、蓄电池再充电试验、高温、高湿试验及可靠性试验、不同性质的负载试验等等。作为一个产品正式生产，尤其是批量生产时，上述所有测试都有必要。但作为用户的鉴定和验收，则没有必要，也不可能做如此全面的测试。一般有静态测试，动态测试，放电测试就可以了。

在科士达数据中心机房中由静电引起的故障往往是随机故障，重复性不强，因此，故障原因一般很难查清。不仅硬件维护人员很难查出，有时还会使软件人员误以为是软件故障，从而造成工作混乱。静电的危害有两个方面：一是对电子产品产生性能影响；二是产生放电，影响电子产品的正常工作或造成人的疼痛感，甚至产生火花引起爆炸等严重事故。

1、科士达静电故障的特点：

（1）静电故障出现的季节，主要是冬春干燥期，就是说静电随湿度而改变；

（2）静电引发的故障偶发性多，重复性不强，多事随机性故障，难以找出诱因；

（3）静电与机房采用的地板。使用的家具和工作人员的工作服有关。

（4）静电致使IT设备出现错误动作，往往是人体或其他绝缘体与IT设备相接触时发生的；

2、静电对IT设备的影响主要有两种：一是元件损坏，另一种是引起IT设备误动作或运算错误。

3、科士达机房设备静电的防护

（1）接地是最基本的防静电措施，要求电子计算机本身应有一套合理的接地和屏蔽系统。当静电带电梯触及IT设备机壳放电时，静电就能够通过接地系统泄漏入地，而不至于引起IT设备和系统运行的故障。通常静电接地是与设备接地共用的，其接地电阻越低越好。其次是要切断静电噪声侵入的通路，这就是要进行屏蔽，尤其是低电平的信号检测电路，特别易于受到外部静电感应噪声的影响。

（2）数据中心机房的地板是静电产生的主要来源，要保证从地板表面到接地系统的电阻在2.5×104~109Ω之间。阻值的下线是为了人身安全，上线就是为了防止静电。实验证明，当电阻值低于109Ω时，地板与其他材料在合适的湿度下，产生的静电只有几十伏到几百伏。

（3）机房所用的家俱应尽量用产生静电小或不产生静电大的材料制造。家俱表面材料的表面电阻值应低于109Ω。

（4）工作运动的服装包括内衣在内，最好有不产生静电的衣料制作。工作人员穿的鞋，最好用低阻值的材料制作，以免产生静电。

（5）控制湿度是避免产生静电的重要手段。静电生成的主要条件就是相对湿度低。要保证数据中心机房的相对湿度保持在规定的范围之内。

（6）静电消除剂是一种到电熔剂。在静电发生较高的地方喷洒该类溶剂可消除静电，并能保持一定时期，但需定期喷洒。

如何防止静电的危害，不仅涉及机柜的设计，而且与机柜房的结构和环境条件有很大的关系。我们在建设和管理机房时，分析静电对机柜的影响，研究其故障特性，找出产生静电的根源，制定减少以至消除静电的措施，以保证机房的安全的运行。

医疗设备作为医生诊断及救治病人的重要工具，它在医院的发展进程中占据着十分重要的地位，为了保证医疗设备的正常支行就必须要有稳定、可靠的电源。供电电源的质量直接影响到医疗设备的使用。

随着医疗科学技术的进步，各种精密的仪器和设备被广泛应用到医疗领域中，这些设备的引入对患者的诊断和治疗起着重要的作用。由于医疗设备对电源的质量及电压的要求较高，如果电源质量较差，就容易出现医疗设备在运行过程中出现死机、部件损坏及程序执行错误导致的数据丢失等现象，从而造成极大的医疗安全隐患，并对医院带来不小的经济损失。目前，医院一般会采用交流稳压器和UPS不间断电源来保证医疗设备的正常、安全地运行。

一.不间断电源的选择

据统计，一般乡镇的医疗设备每个月受到的电源影响超过了50次，这些影响主要包括电压变化、断电(包括毫秒短时断电)、缺相、相平衡度差等。在这些问题中，很大一部份情况由于无法感知和无法用肉眼分辨，因此很容易被忽视掉，但是通常会影响设备的正常安全使用。因此，通过在医疗设备安装UPS不间断电源可以有效的防止设备瞬间的电流冲击、突然断电而造成的数据丢失或者突然停止工作的现象对设备的影响。在进行UPS不间断电源的选择时，应该注意下面几点：

1.UPS的功率通常情况下、UPS的功率值用VA表示，在进行UPS电源的选择时，首先计算出医疗设备的VA值并留足一定的余量，以此来确定UPS电源的功率。

2.UPS的种类输出波形通常分为方波的后备式、正弦波的在线互动式及在线式。正弦波的特点是无谐波、零秒转换。医疗设备属于高精度仪器，对电源的质量要求非常高，在实际的使用过程中通常会选配在线式UPS电源，可以很好地避免电源中断现象。

3.电池容量的选择后备电池的容量可以分为标准机和延长机两种，标准机电池内置，一般在断电后能延长设备的使用时间10～15分钟，而延长机一般配备电池柜，通常可以延长更长的时间。在实际应用中，通常根据需要选择。

二.保证医疗设备稳定运行的措施

目前，在医疗设备的使用过程中普通存在着电源不稳定和电磁等问题，这对医疗设备的正常使用具有一定的安全隐患。

1.分支供电针对电压不稳定的情况，可以采用多支路隔离变压器，将对电源要求非常高的设备单独分线供电，这样可以有效避免各个设备在用电时的相互*，同时还可以对一些重要的设备配备专用的交流稳压器或者UPS不间断电源，以此来保证医疗设备的安全运行。

2.配备电能质量净化装置通过使用交流稳压器、高频电源滤波器可以保证设备的稳定运行，同时还能够减少电磁波对电源线传输过程的*。通过加装交流稳压器还能够有效地抑制浪涌带来的瞬间电压过高、瞬间下跌等情况的出现。另外，还可以通过连接地线的方法来减少外界对电源的干扰。

三.总结

医疗设备是一种对电源质量要求非常高的设备，电源质量的下降会使医疗设备的使用不稳定，轻则使医疗设备暂停使用，重则损坏设备，引发医疗事故。因此，稳压电源及UPS不间断电源的配置对保证医疗设备的安全正常使用具有重要的作用，这对进一步提高医疗质量具有重要意义。