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使用隔离多通道和大容量存储记录仪测试 UPS 体验

时间：2019-07-12 13:27来源：ZLG致远电子

摘要：UPS电源的工作过程多且时间长，往往需要动用多台示波器和高压差分探头同时测试，记录数据也相对比较麻烦，今天给大家推荐一种新的测试方法，“傻瓜式”操作，测试时间节省80%！

一、引子
在研发和测试时，你是否有过这样糟糕的体验：想一次查看四路以上的信号波形但目前示波器一般最多只有四个通道；接线时头疼测量通道间不隔离，混合接线时一不小心就烧坏探头或示波器；受存储限制，测试时需要不停地进行开始、停止、保存，最后再逐个打开查看；如此等等。现在有一台机器可以彻底解决此类烦恼，让你享受流畅的测试流程，下面是一次极度流畅的UPS电源测试实录。

二、接线
YD/T 1095-2018主要规定的电气参数分为功率和响应两类，为保隔壁PA功率分析仪组的饭碗，这里就不越俎代庖去测功率参数了，此次主要看UPS响应时间。被测的是单相UPS，要看其工作过程，除了输入和输出的电压电流，还需要看内部电池的电压和电流，所以我脑子的接线是这样的：
 

 
一共需要测量六路波形信号，示波器是无能为力了，及时祭出此次测试的另一个主角ZDL6000，最高支持16通道测量。找来三把电流钳和三个电压探头，钳子和探头找到对应位置随便接上，只需确保测试点间不短路，上电后发现接错接反了调换过来就行了，不需要费心管什么火线零线、正极负极或共地什么的。用示波器还得小心翼翼，ZDL6000的通道隔离就是可以这么任性！

三、测试
UPS响应时间的测试，主要是在开机状态下，输入（电网）和输出（负载）端的切入和切出。由于ZDL6000具备硬盘容量级别的记录空间，测试时无需每项内容都重复设置触发、启动捕获和命名保存捕捉的数据。设置好ZDL6000开启硬盘记录后，就可以开始测试。整个过程就像有一个摄像机不停机持续跟拍，没有导演喊停，所有表演均完整记录下来，不满意自己随时重来，完成了就停机。所以按按开关测试就完成了，非常省事，不是一般的流畅。

四、结果分析
大家最期待的测试结果出来了，下面点点回放，看看会有什么发现。
首先是本次测试数据的全貌：

 
 
从上到下分别是输入端电压电流、电池电压电流和负载端电压电流。整个过程持续60分钟，期间大段大段无变化的部分就是小编忙别的去了。
定位到波形最前面，可以从上电和输出时间看出开机时间需要3.4秒时间。此时UPS工作在旁路模式，输出电压与输入电压波形一致。

 
 
开机一段时间后，在旁路模式下接入负载，测量点电压只有短暂跌落，之后马上回复正常，这应该是回路阻抗在瞬间大电流下分压导致的。从负载电流波形我们还可以看出，负载先是全桥整流启动辅助电源，然后才启动带功率因数校正的主电源。

 
 
接下来是最关键的参数：旁路模式到逆变模式的切换时间，标准要求这个时间必须在10ms以下。如果时间太慢，工作电器有可能会停机，UPS就没有意义了。从下图实测波形分析看，被测UPS是满足标准要求的，电压上升也较快，只是这输出的波形真的如用户手册写的一样是准方波，这应该是最低端的型号了吧。谐波含量之类的参数就不要奢求了，如果想看看频谱分布，可以打开机器数学运算或FFT的频谱分析功能查看。

 
 
逆变时输出的方波导致很抖的电流尖峰，对工作电器和周边电磁环境很不利。最直接的体验就是电流噪声特别大，且带载越大噪声越大。如果用声压计测量，应该会超出YD/T 1095-2018标准。
在逆变模式下切入负载，电压波动比工作模式切换时更大，稳定时间也更长，此UPS控制部分有待改进。负载切入波形如下图：

 
 
从图中看，电压上升时间慢可能会导致已接入电器电压过低而停机，因此用此UPS最后不要在逆变模式下再增大负载，不然自身不保。
那么从逆变模式切回旁路模式需要多久时间呢？同样地，闭合电网的输入开关模拟恢复供电，我们可以看到如下波形图：

 
 
该UPS结果了11秒后才切回旁路模式，从动作时间看相当慢。不排除厂家故意这样设计，用来避免供电恢复初期电网不稳定带来的影响。这样虽然对负载没有额外的影响，但符合标准要求吗？

由于测试前未给UPS充满电，无法测试其实际放电时间，最后只能切断电网打开负载让其工作到终止输出了。当前不清楚电量能撑多久，ZDL6000的大容量记录功能又给我省了不少麻烦，同样只需按好开关放一边静待结束，不用担心电没放完存储空间没了，重要数据没记下来而又得加班重测的窘况。结束放电波形图如下：

 
 
可以看出，在放电时间的末段，随着电池电压的降低，方波占空比越来越大，直至最后电池电压过低保护而关闭输出了。
细心的读者可能会拿第一张波形概览图来怼我：最后不是电池终止放电的波形啊？！的确，为了避免中途出错而要事后再次接线重测，小编在完成一个测试流程后，又重复了一次，确保有足够的素材完成此文。这也再次展示了ZDL6000大容量存储的优势：可以先多次测试收集海量数据，后期再进行数据分析。

五、后记
用ZDL6000测试，最深的体验就是隔离多通道让人省心，超大存储让人省力。所以整个过程是省心又省力。在不追求超高带宽和超高采样率的测试场合，ZDL6000是不二选择，而且它还能提供更高的精度和更多的通道！有了它，原来繁杂的测试流程就被简化聚焦到最重要的数据分析上，极大地提高了工作效率。
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