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市电异常的模拟与测试

时间：2019-07-26 14:25来源：ZLG致远电子

摘要：市电异常时会对正在运行的精密设备造成影响，甚至会导致设备的损坏，因此厂商一般会对交流供电设备的输入端口进行模拟各种市电异常的测试，以保证整个供电单元的可靠性。通常采用能够输出模拟市电异常电压波形的交流变频电源来进行这种测试。

交流市电是应用最广泛一种供电方式，但是交流市电供电时会存在一些不确定因素，例如临时停电，供电频率不稳定，供电电压骤升骤降，电网持续欠压或者过压等，这会对正在运行的网络设备、服务器、校准源等精密设备造成影响甚至损坏。通常可以采用UPS(Uninterrupted Power Supply)不间断供电系统给这些精密设备进行供电。但是在市电异常时，UPS设备内部需要切换到备用电源，在这个过程中由其所供电的设备电源输入端等待几毫秒时间才能够切换到正常供电。因此仍然需要能够对这些设备内部的AC/DC电源进行模拟市电异常测试，判断AC/DC电源抗干扰能力，确保设备整体电源系统的稳定及安全。

下图为市电异常测试的一个示意图，采用PWR2000W交流变频电源来模拟市电异常，PWR2000W可以输出稳定交流信号，也可以设置输出不同类型的异常波形。

 
图 1  输入电源端口市电异常测试
 
PWR系列变频电源为模拟市电异常测试提供了一种简单易用的操作模式：线路仿真模式。线路仿真模式应用在模拟供电电压的停电、上升等异常状态。线路仿真模式下输出波形被分为初始阶段、常规1、过渡1、异常、过渡2、常规2几个设置步骤，其中执行从初始阶段开始，一次从常规1到常规2循环执行；只有循环次数完毕后又进入初始阶段进行输出。其特点不同阶段的输出波形为均为正弦波，可以设置初始、常规和异常阶段电压、频率等参数，异常阶段可以根据测试要求设置为上升、下降或者停电状态，如下图所示。

 
图2 线路仿真波形设置示意图，右图为一种实际输出波形
 
在EMC标准中也对市电异常测试做了严格的规定：针对设备交流电源端口，IEC 61000-4-11标准规定了低压电网连接的电气和电子设备对电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验方法和和优选的试验等级范围。电压暂降、短时中断是由电网、电力设施的故障或负荷突然出现大的变化引起的。电压变化是由连接到电网的负荷连续变化引起的。如果设备能够通过IEC 61000-4-11等EMC标准测试在市场上会具备更强的竞争力，下图为IEC 61000-4-11标准的试验原理。

 
图 3  电压暂降、短时中断和电压变化的试验原理
 
IEC 61000-4-11标准中定义了电压暂降、短时中断和电压变化相应的不同试验等级，需要根据试验等级设置输出电压和持续时间，例如下图为电压暂降（70%电压暂降）正弦波波形图，电压减少到 70%，持续 25 个周期，在过零处突变。

 
图 4  IEC61000-4-11标准电压暂降示例
 
为了简化测试过程，PWR系列变频电源可以通过 PWRController软件来进行符合IEC 61000-4-11标准的试验，只需要选择标准中对应的试验等级，并根据实际测试需求调整设置参数即可输出相应的波形。

 
图 5  IEC61000-4-11电压暂降等级2测试波形设置
 
目前我们PWR系列交流变频电源提供了两种型号：

1. PWR1000L线性交流变频电源
• 高性能线性功放技术，保证输出电压的高稳定、低噪声和低失真度；任意波形输出功能；
• 输出电压范围：0~150V/0~300V；
• 输出模式：DC，AC，DC+AC；
• 可调频率输出：0.1Hz~10KHz；
• 输出功率：1000VA；
• 全方面的保护特性（OV，OC，OP，OT）；

2. PWR2000W开关交流变频电源
• SPWM逆变技术，高稳定和低失真的电压输出；
• 输出电压范围：0~150V/0~300V；
• 输出模式：DC，AC，DC+AC；
• 可调频率输出：1Hz~1KHz；
• 最大输出功率：2000VA；
• 全方面的保护特性（OV，OC，OP，OT）
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