不間斷電源設(shè)備電磁兼容的檢測技術(shù)進(jìn)展

不間斷電源設(shè)備電磁兼容的檢測技術(shù)進(jìn)展摘要：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UPS電磁兼容（EMC-ElectromagneticCompatibility）性能及其檢測技術(shù)也提出了更高的要求。本文結(jié)合UPS的EMC檢測相關(guān)的國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)地介紹UPS的電磁干擾（EMI-ElectromagneticInterference）和電磁敏感度（EMS-ElectromagneticSusceptibility）的測試要求，并給出有效的解決方案。關(guān)鍵詞：UPS，電磁兼容，電磁干擾，電磁敏感度引言不間斷電源設(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，它的重要性越來越明顯，尤其是在電信、銀行、電力、交通、金融以及國防等對電網(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-ElectromagneticCompatibility）性能既要保證它不對電網(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-ElectromagneticInterference）和電磁敏感度（EMS-ElectromagneticSusceptibility）角度進(jìn)行電磁兼容特性的測試和評價(jià)顯得至關(guān)重要。針對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GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005[1]。另外根據(jù)測試項(xiàng)目的不同需參照對應(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)方法及測量用儀器設(shè)備要求。1、UPS的EMC檢測方案UPS的EMC性能包括EMI和EMS，EMI要求UPS在正常運(yùn)行過程中對所在環(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。對于不同的EMC特性，標(biāo)準(zhǔn)的測試要求不同，須選擇專業(yè)的測試方案進(jìn)行測試，具體測試項(xiàng)目參見表1。表1、UPS的EMC測試項(xiàng)目2、UPS的EMC性能測試說明以下僅舉幾個(gè)對UPS較為典型的EMC性能測試加以說明。輻射騷擾檢測UPS中有變壓器、電感、開關(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。閉合的電流回路會產(chǎn)生磁場，同時(shí)又會伴隨輻射電場。UPS作為一個(gè)干擾源，工作過程中會向周圍空間發(fā)射輻射騷擾，UPS中的輻射騷擾會影響周邊一些高靈敏度的電器正常工作。輻射騷擾試驗(yàn)就是用來評估其輻射騷擾程度。根據(jù)GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005[1]等UPS專用標(biāo)準(zhǔn)要求以及GB4824-2004/CISPR11:2003[2]等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，需在30MHz-1GHz頻率范圍內(nèi)測量UPS空間輻射的電場分量。圖1（左）和圖1（右）分別為典型的UPS輻射發(fā)射測量原理和包括電波暗室在內(nèi)的測量系統(tǒng)，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)頻率測量范圍已拓寬至3GHz，以滿足更高的測試需求。圖1、UPS輻射發(fā)射測量原理圖（左）和測量系統(tǒng)（右）電源端子傳導(dǎo)騷擾檢測UPS工作時(shí)除了通過空間對周圍環(huán)境產(chǎn)生輻射騷擾，還會通過電源線向電網(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)丟失等問題。GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005[1]和GB/T6113.201-2008/CISPR16-2-1:2003[3]等標(biāo)準(zhǔn)對UPS沿著電源線向電網(wǎng)發(fā)射的騷擾電壓的限值和測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)的測量用系統(tǒng)，測量在屏蔽室內(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)騷擾測量系統(tǒng)輻射抗擾度檢測電磁輻射現(xiàn)象無所不在，如無線電臺、移動無線電發(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)都會產(chǎn)生電磁輻射。這些輻射將對工作中的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。電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)就是用來評估受試設(shè)備對來自空間的輻射電磁場抗擾度，GB/T17626.3-2006/IEC61000-4-3:2006[4]和GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005[1]等標(biāo)準(zhǔn)明確UPS對周圍輻射干擾最低抗擾度要求、測試方法和設(shè)備要求。圖3（左）和圖3（右）分別為典型的輻射抗擾度測量原理和測試用系統(tǒng)，可完全滿足上述基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和UPS專用標(biāo)準(zhǔn)的測試要求。圖3、UPS輻射抗擾度測試原理圖（左）和測試系統(tǒng)（右）靜電放電抗擾度檢測靜電放電試驗(yàn)?zāi)M了操作人員直接觸摸UPS時(shí)對設(shè)備的放電以及放電對設(shè)備工作的影響，或操作人員在觸摸鄰近設(shè)備時(shí)對所關(guān)心設(shè)備的影響。累計(jì)的靜電電荷會產(chǎn)生高達(dá)幾千伏的電壓，一方面會引起UPS中半導(dǎo)體等器件的損壞，造成設(shè)備永久性失效，也會引起UPS近場電磁場變化，造成設(shè)備的誤動作。圖4為杭州遠(yuǎn)方公司根據(jù)GB/T17626.2-2006/IEC61000-4-2:2008[5]和GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005[1]等標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的EMS61000-2AUPS靜電放電測試系統(tǒng)，最高靜電電壓可達(dá)30kV，涵蓋標(biāo)準(zhǔn)4kV接觸放電、8kV空氣放電測試要求。圖4、UPS靜電放電分析測試系統(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、電壓波動等電網(wǎng)干擾阻擋在負(fù)載之前，不僅可以使負(fù)載對電網(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對該環(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)還會導(dǎo)致設(shè)備失靈和損傷。因此GB/T17626.5-2008/IEC61000-4-5:2005[6]和GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005[1]等標(biāo)準(zhǔn)對UPS的抗浪涌沖擊性能檢測和評估作出了明確規(guī)定。UPS雷擊浪涌測試用系統(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試提供一個(gè)準(zhǔn)確、理想的依據(jù)。圖5、UPS雷擊浪涌測試系統(tǒng)3、小結(jié)隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展，對其EMC測試的標(biāo)準(zhǔn)也日趨完善，相應(yīng)的測試設(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)國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展要求，選擇相應(yīng)的檢測方案對UPS的特性進(jìn)行全面表征和評價(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。：[1]GB7260.2-2009/IEC62040-2:2005,不間斷電源設(shè)備（UPS）第2部分：電磁兼容性（EMC）要求,2009.

[2]GB4824-2004/CISPR11:2003,工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）射頻設(shè)備電磁騷擾特性限值和測量方法,2004.

[3]GB/T6113.201-2008/CISPR16-2-1:2003,無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第2-1部分：無線電騷擾和抗擾度測量方法傳導(dǎo)騷擾測量,2008.

[4]GB/T17626.3-2006/IEC61000-4-3:2006,電磁兼容試驗(yàn)和測量技