課題

UPS的種類繁多，從單相到三相都有。且根據設置對象的裝置、容量、給電方式等使用環境的不同，也有不同類型的UPS。為了適應各種情況，透過各種模擬測試確保供電品質，需要更安全、可靠、有效率地進行測試。

透過HIOKI的測試儀器解決課題

・安全
HIOKI的暫態記錄器（示波器）系列為全通道間絕緣輸入，因此不必在意UPS的一次側二次側、AC/DC等問題，可簡單進行多通道同時量測。

・可靠
電流測量上使用勾式感測器，可確實測量電壓電流的相關性及運作時、恢復運作時的突波電流。由於具備高速採樣、長時間記錄等功能，因此優於一般的電源品質分析儀器，可捕捉從瞬時諧波至電源恢復時的較長時間內的運作狀態。

・效率
以往電源異常模擬需透過函數產生器來進行，另外再使用一台測量儀器來進行量測。而HIOKI的暫態記錄器（示波器）系列，在搭配任意波形發生模組後，1台便可同時做到電源異常模擬及量測。

本文將介紹如何使用暫態記錄器（示波器）來安全且有效地進行UPS的評估試驗之案例。

1.UPS的動作試驗之概要

此動作試驗的測試目的，是觀察當UPS的1次側電壓有停電或變動時，2次側的輸出電壓是否會確實且穩定地供電。具體而言，將對UPS的1次側(市電側)進行以下電源異常的模擬試驗。在測試中，會使用能以各種條件輸出的交流穩壓電源裝置。

・瞬低：瞬時電壓低下(從異常狀況發生到斷電前的電壓下降)
・瞬停：瞬時停電(到再次送電前的電壓0的狀態)
・停電
・電源恢復

UPS的動作試驗，會同時記錄「1次側電壓/電流」、「2次側電壓/電流」、「UPS內部的蓄電裝置電壓/電流」的波形。從這些紀錄中，可確認在瞬時電源異常時2次側的運作狀態、電源恢復時的運作狀態。另外，透過記錄蓄電裝置的端子間電壓/電流，可驗證供給電流等級及稼動狀態中的電壓等級。並且，也能夠掌握當長時間持續處於停電狀態時，UPS的輸出歸零為止的電壓等級。

2.多種模擬試驗

■Parallel Processing供電方式的動作試驗

跟單相類型相比，三相類型的UPS更需注意測量通道數。除了具代表性的在線互動式UPS (Line-interactive UPS)之外，針對重視供電效率及品質的Parallel Processing供電方式，可透過1次側2次側的電壓/電流、雙向變頻器的輸出入、動作時的蓄電裝置的相關性等多點測量，來協助提高供電品質。

Parallel Processing供電方式因為能夠無瞬斷切換為變頻器供電，因此會需要記錄高速現象。具體而言，所使用的測試儀器，需要能夠進行大約10 μs（ 100 kHz 採樣）左右的高速記錄，包含市電側的雜訊及諧波所引起的電源異常等。需特別注意的是，為了能夠正確地捕捉電流波形，建議使用具備高感度、廣頻率帶寬的頻率特性的勾式感測器。

而HIOKI擁有可滿足上述條件的波形記錄器，同時也具備豐富的勾式感測器品項。以下僅以HIOKI的產品作為範例、接線示意。

主要使用儀器

波形記錄器：暫態記錄器（示波器） MR6000
輸入模組：類比模組8966 × 4插槽
輸入線：連接線L9197 × 7條
輸入模組：3CH電流模組U8977 × 3插槽
電流感測器：勾式探棒9272-05 × 6支(交流用)
電流感測器：AC/DC電流探棒CT6843A × 1支

※上述僅為搭配組合範例，根據不同的測量對象而會有所變更。(電壓7ch+電流7ch同時測量時)
關於電流感測器，HIOKI的產品中也有不需要電源供給的AC專用電流探棒。請根據測量用途、測量處來選擇適合的感測器。

■透過1台儀器進行電源異常模擬測試

使用暫態記錄器(示波器)搭配選件的任意波形發生模組U8793，便可以只用1台儀器同時進行任意波形發生和波形測量。要確保UPS在瞬低、瞬停，以及雜訊等電源異常時的關鍵狀態下確實動作，就必須要進行多種異常模擬測試。除了函數產生器功能之外，像是將觀測到的波形完整再現輸出、使用附屬的波形製作軟體加工並輸出等功能，皆有助於有效率地進行電源異常模擬測試。

在進行實際運作試驗時，透過暫態記錄器(示波器)將想模擬的波形以交流穩壓電源增幅，並且對於動作時的UPS1次側、2次側的電壓/電流，以及變頻器等的控制動作，進行同時多通道測量，如此一來便可以在更接近實際情況的狀態下進行試驗。

主要使用儀器

波形記錄器：暫態記錄器(示波器)MR6000
輸出模組：任意波形發生模組U8793 × 1插槽
輸出線：連接線L9795-01 × 1條
輸入模組：類比模組8966 × 1插槽
輸入線：連接線L9198 × 2條
輸入模組：3CH電流模組U8977 × 1插槽
電流感測器：勾式探棒9272-05 × 2 支

※上述僅為搭配組合範例，根據不同的測量對象而會有所變更。
(上述例子為單相電源的異常模擬，同時測量UPS的1次側2次側的電壓2ch+電流2ch)
請根據測量用途、測量處來選擇適合的感測器。

■關於trigger功能

為了確實捕捉瞬低、瞬停的狀態，建議對記錄器設定記錄開始的trigger。一般普遍的trigger功能，是無法以電壓低下(瞬低)為條件設定trigger。並且，記錄器會是在trigger被觸發後才開始記錄，因此最關鍵的觸發前的現象反而沒有被記錄到。因此，能夠以電壓下降為條件設定trigger的記錄器，並且搭載能夠記錄觸發前的現象的Pre-trigger功能的記錄器相當便利。

如此一來，UPS動作前後的各參數可記錄在同一時間軸，對於動作評估試驗相當有幫助。

暫態記錄器(示波器)MR6000既可以將電壓下降設定為trigger，也搭載Pre-trigger功能。對於複數通道可以使用and及or為條件來設定trigger的細節。

總結

・HIOKI暫態記錄器(示波器)，因全通道間絕緣輸入，所以不須在意UPS的1次側2次側便可輸入，在現場使用時的抗雜訊能力也相當優秀。

・搭載高速採樣及長時間記錄功能，除了變頻器的輸出波形之外，諧波及雜訊等高速現象皆能夠長時間記錄。

・透過多通道同時記錄，使各參數間的相關性容易掌握。

・具備種類豐富的輸入模組，可依照需求追加模組或通道數。

・電流感測器皆是自行開發、品項多樣，不論是DC/AC、高感度/廣頻率帶寬，都可找到適合需求的感測器。並且，僅連接記錄器的模組就可以進行驅動電源的供給，在使用上相當方便。

【 完整內容請見以下PDF檔 】

使用一台測量儀器完成多種UPS(不斷電電源系統)的模擬測試.pdf (1.44M) file_download