概要

UPS的作用，不僅僅是停電對策

一般市面上的UPS，結構大致如下：
・整流器：對交流電壓進行整流和均衡，將其轉換為直流電壓。
・電池：透過轉換為直流電的電源充放電來穩定UPS輸出。
・變頻器：透過半導體的高速開關將直流電壓轉換為交流電壓。
・切換開關：快速切換變頻器輸出和bypass輸出。

資料中心UPS系統基本上是採用Double Conversion系統，除了防止斷電外，還有多種用途。在Double Conversion系統的UPS中，輸入的交流電會先被轉換為直流電，然後再轉換回交流電，因此輸出電壓和頻率不受輸入端的影響。

防止斷電

防止斷電是UPS最基本的功能。即使輸入電源中斷，UPS也會繼續供電給重要的IT設備。對資料中心的營運方而言，就算僅僅數秒間的斷電，伺服器的關機或服務中斷都是不容許發生的情況。因此，UPS系統講求無論在什麼情況下都能維持輸出的高信賴度。

電壓、頻率的維持

即使輸入端的電壓和頻率有變動，UPS的輸出也不能受到影響，必須保持穩定（VI方式^*1、VFI方式^*2）。這是因為伺服器及網路設備對於電力品質的變動相當敏感，些微的電壓或頻率變動，也可能引起誤動作。因此不管外部電源的狀態如何，UPS都需要滿足「持續供給一定電壓跟頻率」的性能條件。

*1：VI方式：輸出電壓獨立於輸入的UPS類型。即使輸入電壓變動，也不太會影響輸出。
*2：VFI方式：輸出電壓及頻率皆獨立於輸入的UPS類型。即使輸入電壓及頻率變動，也不太會影響輸出。

對負載急遽變化的耐受性

當負載急遽增加時，若電源無法承受輸出便可能發生電壓下降的情形。然而，資料中心是不容許發生電壓下降的情況。近年來，因AI訓練蓬勃發展，所需要的大規模並列處理的消耗電力也大幅增加。為了保持穩定性，防止瞬態現象（負載變動、開關等期間發生的電壓和電流的短期變化）的影響，UPS 系統需要比以往更高的可靠性。此外，即使對於非線性負載（例如畸變電流波形），電壓畸變和異常波動也必須保持在可接受的限度內。

Commissioning之現場驗收測試

現場驗收測試（SAT：Site Acceptance Test），是在設備安裝完成後進行的測試，用於驗證在實際運作環境中，系統是否按照設計運作。而資料中心的UPS系統現場驗收測試，並非按照統一的標準清單進行，而是依照製造商與客戶之間所商議決定的測試計畫來實施。在UPS的IEC62040-3^*3標準中，從避免對設備造成不必要的壓力和成本效益的角度來看，SAT應著重於在工廠測試中並未事前確認的重要項目來進行驗證。

*3：在日本有一項僅適用於固定安裝的UPS系統的特殊規格（JEC-2433），但具體要採用哪一項標準，需與業主協商確定。

測試範例1：斷電期間及復電時的儲能模式響應測試

對於資料中心而言，即使來自市電的電力中斷，也必須持續對伺服器與網路設備供電。在斷電及復電測試中，會在UPS正常運行的狀態下切斷輸入電源，藉以評估系統切換成儲能模式（電池供電）時的輸出電壓變動。此外，也會驗證當輸入電源在預定時間恢復後，系統回復到正常模式時UPS輸出的瞬態響應。

在測試中先讓負載設備運行，並在電流流向UPS的同時斷開電源輸入，以模擬斷電。斷電後，UPS進入儲能模式運行，驗證其在瞬態現象發生時，是否仍能在規定範圍內維持正確的輸出電壓和頻率。

測試範例2：階段負載測試（負載快速變化時的輸出電壓變動確認）

在資料中心，由於伺服器的啟動及關閉、AI訓練引起的負載變動等因素，功耗會在瞬間發生顯著變動。階段負載測試是用於驗證UPS在這種負載變動下，是否能夠維持穩定的輸出。此測試會在UPS處於儲能模式（電池模式）下進行。

此測試會模擬快速負載變化，如從空載過渡到100%負載，或是從100%負載過渡到20%，並確認在這樣的變化期間，輸出電壓是否有異常。另外，也會在標準限值圖上畫出偏差和持續時間，確定是否在規定的範圍內。在實際測試現場，會依照事先決定的時程表，來執行製造商與顧客間商議決定的多個測試案例。

測試範例3：在正常模式和bypass模式之間的切換測試

UPS設備的設計中有bypass迴路，可以將電源從主電源電路分流出去。萬一UPS設備本身發生故障，仍可透過bypass迴路繼續供電，使伺服器和通訊設備保持運作。這種狀態稱為bypass模式，被定義為因UPS出現異常狀態或管理員指令而進入的暫時動作模式。

如果在切換瞬間出現輸出電壓、頻率或相位等電力品質異常，將會影響伺服器的穩定運作。而此試驗中，會在實際的配線及負載條件下，觀測UPS的瞬態現象。並且，確認UPS是否能恰當切換到bypass模式，然後順利回復到正常模式。

在現場驗收測試中，電力分析儀（電力品質分析儀）的作用為何

IEC 6100-4-30 CLASS A規格

IEC 61000-4-30 嚴格規定了電壓、頻率、電壓變動和諧波等電力品質參數的測量演算法和精度要求。在本標準中，CLASS A被定義為最高等級的測量儀器。CLASS A具有很高的再現性，可對不同製造商和機種進行比較驗證。因此可用來評估是否符合標準、核實合約要求，並在出現問題或爭議時作為證據。

電力分析儀（電力品質分析儀）PQ3198符合 IEC 61000-4-30 CLASS A標準，並已獲得第三方測試機構的認證。標準化的運算方式確保了測量結果具有再現性，因此能夠清楚地解釋測試結果並製作出可靠的報告。

三相交流的時間序列資料及事件資料的同時測量

UPS 測試需要評估基於 RMS 時間序列的長期趨勢和瞬態高速波形。而 PQ3198 可以同時記錄基於每半週期計算出的 RMS 值所得出的最大值和最小值的趨勢數據，以及瞬態現象期間的事件波形。透過追蹤三相的長期波動，並在發生異常時同時高速記錄波形，可以在一次測量中同時記錄大量資訊。

一次側及二次側的同時測量

在評估 UPS 的切換效能時，有時需要同時測量多個點。PQ3198 一共有四個電壓/電流測量通道，每個通道可以同時測量電壓和電流。通道 1 ~ 3 為一組，而通道 4 獨立。此外，PQ3198可以同時測量輸入和輸出端，並觸發不同的系統，因此可靈活使用於多種測量場景。

多重事件觸發和諧波數據的同時記錄

UPS測試不只是檢查斷電和電壓下降。除了諧波的時間序列趨勢外，PQ3198 還可以記錄各種事件（電壓驟降、驟升、斷電、突波電流、瞬態電壓、高次諧波、不平衡等）。除了開關過程中的瞬態響應外，還可以檢查波形畸變和雜訊，有助於診斷和確定電力品質問題的原因。

透過在Commissioning的現場驗收測試中導入 PQ3198，可以取得客觀、可再現的測量數據，並進一步在實際運作條件下驗證 UPS 的效能。

詳細產品資訊請見此處。

若有任何問題或DEMO需求，請由此處與我們聯繫。