市電異常的模擬與測試

市電異常時會對正在運行的精密設備造成影響，甚至會導致設備的損壞，因此廠商一般會對交流供電設備的輸入端口進行模擬各種市電異常的測試，以保證整個供電單元的可靠性。本文介紹如何模擬市電異常及其測試方法。

交流市電是應用最廣泛一種供電方式，但是交流市電供電時會存在一些不確定因素，例如臨時停電，供電頻率不穩定，供電電壓驟升驟降，電網持續欠壓或者過壓等，這會對正在運行的網絡設備、服務器、校準源等精密設備造成影響甚至損壞。

通常可以采用UPS（Uninterrupted Power Supply）不間斷供電系統給這些精密設備進行供電。但是在市電異常時，UPS設備內部需要切換到備用電源，在這個過程中由其所供電的設備電源輸入端等待幾毫秒時間才能夠切換到正常供電。因此仍然需要能夠對這些設備內部的AC／DC電源進行模擬市電異常測試，判斷AC／DC電源抗干擾能力，確保設備整體電源系統的穩定及安全。

下圖為市電異常測試的一個示意圖，采用PWR2000W交流變頻電源來模擬市電異常，PWR2000W可以輸出穩定交流信號，也可以設置輸出不同類型的異常波形。

圖1 輸入電源端口市電異常測試

PWR系列變頻電源為模擬市電異常測試提供了一種簡單易用的操作模式：線路仿真模式。線路仿真模式應用在模擬供電電壓的停電、上升等異常狀態。線路仿真模式下輸出波形被分為初始階段、常規1、過渡1、異常、過渡2、常規2幾個設置步驟，其中執行從初始階段開始，一次從常規1到常規2循環執行；只有循環次數完畢后又進入初始階段進行輸出。其特點不同階段的輸出波形為均為正弦波，可以設置初始、常規和異常階段電壓、頻率等參數，異常階段可以根據測試要求設置為上升、下降或者停電狀態，如下圖所示。

圖2 線路仿真波形設置示意圖，右圖為一種實際輸出波形

在EMC標準中也對市電異常測試做了嚴格的規定：針對設備交流電源端口，IEC 61000－4－11標準規定了低壓電網連接的電氣和電子設備對電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗方法和和優選的試驗等級范圍。電壓暫降、短時中斷是由電網、電力設施的故障或負荷突然出現大的變化引起的。電壓變化是由連接到電網的負荷連續變化引起的。如果設備能夠通過IEC 61000－4－11等EMC標準測試在市場上會具備更強的競爭力，下圖為IEC 61000－4－11標準的試驗原理。

圖3 電壓暫降、短時中斷和電壓變化的試驗原理

IEC 61000－4－11標準中定義了電壓暫降、短時中斷和電壓變化相應的不同試驗等級，需要根據試驗等級設置輸出電壓和持續時間，例如下圖為電壓暫降（70％電壓暫降）正弦波波形圖，電壓減少到 70％，持續 25 個周期，在過零處突變。

圖4 IEC61000－4－11標準電壓暫降示例

為了簡化測試過程，PWR系列變頻電源可以通過 PWRController軟件來進行符合IEC 61000－4－11標準的試驗，只需要選擇標準中對應的試驗等級，并根據實際測試需求調整設置參數即可輸出相應的波形。

圖5 IEC61000－4－11電壓暫降等級2測試波形設置

目前我們PWR系列交流變頻電源提供了兩種型號：

1、PWR1000L線性交流變頻電源

高性能線性功放技術，保證輸出電壓的高穩定、低噪聲和低失真度；任意波形輸出功能；

輸出電壓范圍：0～150V／0～300V；

輸出模式：DC，AC，DC＋AC；

可調頻率輸出：0．1Hz～10KHz；

輸出功率：1000VA；

全方面的保護特性（OV，OC，OP，OT）。

2、PWR2000W開關交流變頻電源

SPWM逆變技術，高穩定和低失真的電壓輸出；

輸出電壓范圍：0～150V／0～300V；

輸出模式：DC，AC，DC＋AC；

可調頻率輸出：1Hz～1KHz；

最大輸出功率：2000VA；