不间断电源（UPS）的电磁兼容设计一、UPS的电磁兼容特性.PDFVIP

不间断电源（UPS）的电磁兼容设计 一、UPS的电磁兼容特性 随着人类对电磁波的不断开发和利用，人们越来越注意到电磁波在造福人类的同时，也存在着危害的一面， 因而，近年来在发达的国家和地区都相继规定了相关的电磁兼容标准，也出现了很多国际著名的电磁兼容 认证机构，例如，销售到欧洲的电子产品必须通过CE认证，美国则要求通过FCC认证，中国目前逐步要求 通过CEMC认证等。 作为信息时代IT产品电源保护的不间断电源（UPS），它是集自动控制技术、电力电子技术为一体的高功 率密度的电源产品，本身既是一个大的电磁波发射源，可能对周围的环境和设备产生电磁干扰，同时自身 的控制系统又可能受到周围电磁环境干扰，使UPS工作故障甚至损坏。所以，高质量的UPS必须具有良好 的电磁兼容特性。 二、与UPS电磁兼容相关的标准和要求 针对UPS的电磁兼容特性，目前的相关标准主要有国际无线电干扰特别委员会的CISPR22-1997《信息设备 的无线电骚扰的测量方法和限值》和CISPR-24-1997《信息设备的抗扰度测量方法和限值》，欧洲的EN500 91-2（1995）《UPS的EMC要求》，我国与CISPR标准相关的有GB9254-1998《信息设备的无线电骚扰的测 量方法和限值》和GB/T17618-1998《信息设备抗扰度限值和测量方法》。 虽然标准不同，但是它们都是以CISPR为依据的，因此标准的基本限值是相同的，对UPS主要的要求具体如 下： 1、输入电源端子的传导骚扰限值 表 1 为国标和CISPR标准内容，限值没有考虑UPS的容量，有明显不合理的地方；而在欧标EN59001-2 中则 按UPS的功率容量区分为两种限值，即 25A电流以下的和 25A以上的限值不同，相对比较合理。对于辐射 骚扰限值，也存在相同的情况，下面 2 中的限值也是国标和CISPR的要求。 2、辐射骚扰限值（10m）(表 2) 如果采用 3 m法测试，则根据相关公式可知，上述数值全部加上 10。 3、其它相关要求 电池端骚扰：对于UPS的电池端骚扰，可以将它当作UPS系统的组成部分，所有UPS的测试指标是基于UPS 系统的，因此可以不单独考虑； 通讯接口骚扰：对于UPS的通讯接口骚扰，一般与强电信号无直接关系，较易符合相关要求，这里就没有 给出具体的限值；详细要求可以查找相关的标准。 输出电源端骚扰：对于UPS的输出电源端子的传导骚扰，目前的国标和CISPR标准没有给出很明确的要求， 通常做法是采用输入电源端子的骚扰限值，但测试方法有些差异；而在欧洲标准中，则明确规定为输入电 源端子的限值加上 14dB，相对松一些。 抗扰度要求：对于UPS设备的机箱端口、信号端口、电信端口、电源输入端口等还必须进行相关的抗扰度 实验，包括电磁场干扰实验、静电放电实验、浪涌冲击实验、电快速瞬变脉冲实验等；与上述的各种UPS 对外骚扰不同，UPS的抗扰度体现UPS在各种电磁干扰环境下正常工作的能力，出现问题时直接表现为UP S工作故障，用户容易发现问题，因此是UPS厂家比较重视的可靠性问题；从目前UPS的市场上观察，绝大 多数的UPS在该方面的符合性较好些。 三、UPS的电磁兼容符合性设计 根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明，假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为 1， 则在型号研制阶段解决需要的费用可能为 10，到批量生产时解决需要的费用可能达 100，到现场安装时解 决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此，UPS电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。 针对UPS的产品特点，UPS的电磁兼容主要包含以下几个部分：电源的输入、输出传导干扰；电源的辐射 骚扰；UPS的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。 1、输入、输出传导干扰的抑制 针对传导骚扰，可以从三个方面来考虑：干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。 A、干扰源的消除和降低：在UPS中有整流的AC/DC变换，有SPWM逆变的DC/AC逆变器，有PFC的高频变 换电路，有DC/DC变换