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[導(dǎo)讀]   電源效率是指UPS的整機(jī)電能利用率,也就是UPS從外部吸收功率與向負(fù)載輸出功率兩者之的比值。這個(gè)數(shù)值和UPS電源設(shè)計(jì)線路有密切的關(guān)系,高效率的電源可以提高電能的使用效率,在一定程度上可以降低電

  電源效率是指UPS的整機(jī)電能利用率,也就是UPS從外部吸收功率與向負(fù)載輸出功率兩者之的比值。這個(gè)數(shù)值和UPS電源設(shè)計(jì)線路有密切的關(guān)系,高效率的電源可以提高電能的使用效率,在一定程度上可以降低電源的自身功耗和發(fā)熱量。通常在線式UPS的電源效率一般能夠達(dá)到90%以上。如果需要增配大中容量的交流不間斷供電設(shè)備,最好選用電源效率高的在線式UPS.而其他UPS的電源效率在80%左右。EP諧波吸收裝置可有效保護(hù)UPS對電網(wǎng)絡(luò)的不良影響。本文將向大家介紹測量開關(guān)電源轉(zhuǎn)換效率的兩種不同方法。

  所需設(shè)備

  1. 一個(gè)可程控交流電源供應(yīng)器或一個(gè)自耦變壓器

  2. 一個(gè)電子負(fù)載

  3. 一個(gè)瓦特表和兩個(gè)數(shù)字萬用表(其中最好有一個(gè)高精度數(shù)字萬用表,用來測量電流)或者四個(gè)數(shù)字萬用表(其中,一個(gè)為真有效值、高精度萬用表,用來測量輸入電流;一個(gè)為高精度萬用表,用來測量輸出電流)

  直流輸出功率僅等于電壓與電流的乘積,只需兩個(gè)萬用表即可測量出大小。我們將用一個(gè)高精度萬用表來測量輸出到負(fù)載的電流,用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)萬用表來測量電源的輸出電壓。由于交流系統(tǒng)中電壓與電流之間存在相位角,因此不能簡單地將RMS 輸入電壓與RMS 輸入電流相乘來計(jì)算輸入功率。只有電源消耗的有功功率(P)才是必須考慮的。而返回到電源的無功功率Q,則不應(yīng)考慮進(jìn)來。

  瓦特表的優(yōu)點(diǎn)是可以準(zhǔn)確測量輸入功率,原因在于它能自動(dòng)校正功率因數(shù)。如果沒有瓦特表,則可使用兩個(gè)萬用表來測量輸入電壓和電流。但這種替代性方法與使用瓦特表相比,測量結(jié)果的準(zhǔn)確性不高,并且還需要對待測電源進(jìn)行斷路。

  直接將電壓表跨接到電路板輸出端,并與電子負(fù)載連接。測量輸出端電壓時(shí),會(huì)不計(jì)與負(fù)載相連的電纜上的壓降。在有些應(yīng)用中,比如手機(jī)充電器或筆記本電腦適配器中,必須計(jì)算電纜中的損耗,此時(shí)需要從負(fù)載測量輸出電壓。然后將高精度電流表與負(fù)載串聯(lián),測量輸出電流。



  交流接通注意事項(xiàng)

  電源的交流接通注意事項(xiàng)及瓦特表方法:使用的器件采用開/關(guān)控制方案,在檢測輸入電壓下快速裝上電源,使輸出達(dá)到滿載,這時(shí)就可以測量出最差情況下的效率。在大容量電容充電時(shí),裝上電源會(huì)產(chǎn)生非常大的浪涌電流。如果輸入電流表設(shè)置為低量程,這會(huì)導(dǎo)致其中的保險(xiǎn)絲熔斷。

  針對不同 SMPS控制方案的建議交流接通程序

  SMPS,掃描電遷移率顆粒物粒徑譜儀。 是一種用來測量粒徑在3~1000nm范圍內(nèi)的超細(xì)氣溶膠顆粒的高科技產(chǎn)品。它采用一種靜電分級(jí)器來測量顆粒物尺寸,并采用凝聚粒子計(jì)數(shù)器(CPC)來測定顆粒物的濃度。SMPS系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有:快速結(jié)果;高分辨的數(shù)據(jù);寬的粒徑范圍;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示;寬的濃度范圍。

  如果采用四個(gè)萬用表的方法,在低輸入電壓和最高負(fù)載下快速裝上電源后,首先應(yīng)測量電源的浪涌電流。然后查閱萬用表的數(shù)據(jù)手冊,確認(rèn)它是否能夠在高輸入電壓下承載如此高的峰值電流。對于所有其它控制方案,接通方法將不會(huì)影響效率的測量,建議在檢測時(shí)緩慢調(diào)高交流電壓,以便限制浪涌電流。將瓦特表連接到電源輸入端,將顯示屏設(shè)置為平均模式,以便獲得較穩(wěn)定的讀數(shù)。接通交流輸入電壓,將它緩慢調(diào)高到所需的檢測電壓。將您電源的負(fù)載增加到滿載。然后關(guān)斷電源,將它重新快速裝回,繼續(xù)完成測量。

  瓦特表方法

  將瓦特表連接到電源輸入端,將顯示屏設(shè)置為平均模式,以便獲得較穩(wěn)定的讀數(shù)。接通交流輸入電壓,將它緩慢調(diào)高到所需的檢測電壓。將您電源的負(fù)載增加到滿載。然后關(guān)斷電源,將它重新快速裝回,繼續(xù)完成測量。在本演示中,電源輸出端儀表的測量結(jié)果為4.97 伏和4.005 安。電子負(fù)載的電壓讀數(shù)為4.48 伏。這是由于輸出電纜和萬用表電壓檢測元件上出現(xiàn)了490 mV 的壓降,從而突現(xiàn)了測量電源輸出端電壓的重要性。因此,輸出功率 = 4.97 V 4.005 A = 19.90 瓦。瓦特表讀數(shù)顯示輸入功率為25.76 瓦。因此,電源效率 = 19.90 瓦/25.76 瓦 = 77.3%.

  萬用表方法

  萬用表又叫多用表、三用表、復(fù)用表,萬用表分為指針式萬用表和數(shù)字萬用表引。是一種多功能、多量程的測量儀表,一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等,有的還可以測交流電流、電容量、電感量及半導(dǎo)體的一些參數(shù)(如β)。

  使用萬用表時(shí),可以在二極管整流器級(jí)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電之后來測量輸入功率,從而避開功率因數(shù)的影響。為提高測量準(zhǔn)確性,必須將直流總線級(jí)之前的元件中的損耗計(jì)算在內(nèi)。二極管整流橋通常是輸入級(jí)中損耗最大的元件,因?yàn)樵谧畈钋闆r下每個(gè)二極管中的壓降可達(dá)到0.9伏。對于阻抗或壓降非常大且可測量的其它元件,使用這種方法也可以計(jì)算出其損耗大小。

  連接萬用表

  斷開整流橋與大容量電容C2 之間的直流總線。斷開大容量電容后面的直流總線后,需要用萬用表來測量電源的高頻開關(guān)電流,而萬用表無法對此進(jìn)行準(zhǔn)確測量。然后,焊接兩條可用來連接萬用表和電路的導(dǎo)線。連接一個(gè)真有效值、高精度萬用表組,測量斷路上的電流。使用另一個(gè)萬用表組測量電壓,將它分別連接到直流正極和大容量電容的負(fù)極。

  測試程序

  打開交流電源供應(yīng)器,緩慢將電壓調(diào)高到所需的檢測電壓。將電源的負(fù)載增加到滿載。將輸入電流表設(shè)置到最高電流量程。然后切斷交流輸入電壓,重新快速裝上電源。在本演示中,電源仍提供4.97 伏電壓,4.008 安電流和19.92 瓦輸出功率。在輸入端,直流總線電壓為151.6 伏,輸入電流為0.166 安。輸入功率計(jì)算如下:交流輸入損耗

  現(xiàn)在,必須將整流橋的功率損耗計(jì)算在內(nèi):

  功率損耗估計(jì)值 = 最差情況下的二極管總壓降 輸入電流= 1.8 V 0.166 A= 0.299 W

  因此,總輸入功率 = 25.1656 W + 0.299 W= 25.46 W

  采用這種測量方法,可計(jì)算得出電源效率:= 78.2%

  與使用瓦特表測量計(jì)算得出的77.3%相比,我們可以看出,用四個(gè)萬用表進(jìn)行測量,最后的誤差為0.9%.

  提高準(zhǔn)確度

  在計(jì)算時(shí),除二極管整流橋的損耗外,還應(yīng)將其他輸入級(jí)元件,如浪涌限制器、共模扼流圈和數(shù)字萬用表的電流檢測元件的損耗包括在內(nèi)。要計(jì)算這些損耗,需要測量各元件在正常工作情況下的壓降,然后用該壓降值乘以測得的輸入電流。將這些損耗計(jì)算在內(nèi),將會(huì)增大總輸入功率并降低計(jì)算得出的效率。

  不過,用這種方法測得的結(jié)果始終不會(huì)像用瓦特表測量輸入功率一樣準(zhǔn)確。測量一系列輸入及輸出值,確定損耗原因電源效率與輸入電壓和輸出負(fù)載有關(guān)。*估電源時(shí),通常需要在幾個(gè)不同的輸入電壓水平下測量效率,以便更好地判斷出電路中的損耗究竟在何處。把得出的結(jié)果繪制在圖表中,說明滿載條件下效率與輸入電壓的關(guān)系。

  接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進(jìn)行,除額定工作電壓應(yīng)與被控設(shè)備的額定電壓相同外,被控設(shè)備的負(fù)載功率、使用類別、操作頻率、工作壽命、安裝方式及尺寸以及經(jīng)濟(jì)性等是選擇的依據(jù)。

  導(dǎo)通損耗對效率的影響 開關(guān)損耗對效率的影響

  低輸入電壓下效率下降,這通常是由于電路中的阻性元件產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗造成的。這些損耗之所以會(huì)在低輸入電壓下增加,是因?yàn)樾枰^高的電流來維持相同的輸出功率。而高輸入電壓下的效率下降,通常是由于開關(guān)損耗造成的。這些損耗來自寄生電容。在高輸入電壓下?lián)p耗增加,是因?yàn)榧纳娙輹?huì)在更高的電壓下充放電。確定損耗原因并采取糾正措施后,將會(huì)得到以下曲線圖。設(shè)計(jì)良好的電源的效率與輸入電壓的關(guān)系。

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