UPS电源测试实录
一、前言
在研发和测试时 ， 你是否有过这样糟糕的体验：想查看四路以上的信号波形但目前示波器一般多只有四个通道；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 ， 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：
【UPS电源测试实录】
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 ， 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 。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 ， 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 ， 直至电池电压过低保护而关闭输出了 。
细心的读者可能会拿张波形概览图来怼我：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 ， 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 ， 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重要的数据分析上 ， 极大地提高了工作效率 。
此次测试采集的总数据量达几十G字节 ， 还有很多细节数据不在此一一披露 。测试目的也纯粹为了演示测试流程 ， 所以不公布UPS型号及给出结论 。如果大家对此次测试有任何疑问欢迎留言 ， 或者期望看到哪些电力电子方面的测试也请留言 ， 我们会尽量安排以满足大家的好奇心的 。
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