测试，是保证产品质量与品质必不可少的一个环节，制造商需要更精准、更灵活、更经济的测试系统。发展越迅速的产业以及应用越广泛的产品，对测试与相关技术的要求就越严格与多变，正如电源产业迅速发展所带来的测试工作的巨大挑战。

　　实际需求驱动电源测试工作不断改善

　　电源在生活中随处可见，从消费类电子产品到军事装备和工业设施，众多电子设备都需要电源以确保正常运行。从原理上来看，常见的电源实例包括通信用AC-DC开关电源和DC-DC开关电源，除了上述两类，针对某特定应用的特种电源也比比皆是，无论哪种电源，其测试过程都是巨大的挑战，主要集中在以下几个方面。

　　平台化电源测试及应用设计

　　1.指标与功能的不断提升

　　1)电源的拓扑结构日趋复杂：开关电源技术发展至今，已经由当初的三种基本拓扑结构演变为现在的多种结构。拓扑结构的复杂化加之软开关等辅助技术的发展，使得电路节点与控制信号增多。因此，在电源的设计过程中，如何准确采集电路各个节点与控制信号的状态显得尤为重要。例如：同步整流电源需要同步监测几个开关的控制信号;反激式电源则需要同时监测初级与次级两个隔离电流通路的电流状态。

　　2)电源的效率要求越来越高：随着微处理器技术的不断革新，其供电电源也在向低电压、大电流和大功率的方向发展，此外，电源设备的小型化对电源效率的要求更高。一般来讲，开关电源的损耗主要来自开关损耗和电感磁损两方面。因此，研发过程中，度量这两方面的电能消耗将成为另一项重要需求。

　　3)对电源暂态特性指标的重视程度逐渐提高：为更好地对电源进行测试，打开时间、关闭时间、DC端输出的稳定时间等过程指标也需要精准测试，这就要求测试设备在具有更高精度与带宽的同时，要综合运用测试相关技术，才能够精准地捕获这些信号。

　　2.降低成本与更新迭代加速

　　随着相关技术的迅速发展，电子设备更新换代加快，这使得电源产品型号更新周期越来越短，电源技术的发展本身也使得电源产品更新迭代加速。要求新产品完成测试工作所用的时间越来越短，电源厂商迫切需要测试系统具备快速换型，测试序列无缝迁移，系统自学习等功能，真正实现不同型号产品的共线测试与共平台测试。虽然留给设计工程师设计、生产与测试的时间越来越短，但产品的成本却在降低。据某权威调查数据显示，AC/DC前端开关电源的平均成本已经从2003年的0.1～0.2美元/瓦降到了0.08～0.14美元/瓦，测试指标却越来越严格，降低成本成为企业关心的焦点之一。模块化开放的测试系统能够降低测试成本，并快速适应不同的被测对象，很好地弥补了传统台式测试设备的不足，更适合当前的电源测试需求。

　　3.迫切需要自主掌握核心技术

　　每个企业都迫切想要掌握属于自己的核心技术，这是企业赖以生存的核心竞争力，对于电源研制和生产的企业同样如此。在由中国制造向中国创造转型的过程中，越来越多的电源厂商不断积累和提升自身的核心技术实力，为生产出在全球市场具有竞争力产品奠定坚实基础。产品生产环节的终检测试已经不能够满足当下的测试需求，电源厂商期望测试系统能够在研发、设计和生产的全过程都提供有力的支撑。相应地，如何助力企业掌握核心技术也是摆在测试测量厂商面前的目标和挑战。

　　平台化电源测试解决方法

　　根据以上挑战我们不难看出，电源厂商一方面需要方便快捷的电源测试与检测平台，以提高电源产品测试的易于操作性，维护方便性，减少维护测试费用等;另外一方面，也需要高效、高精度、高可靠性的测试系统以尽快推出更优的新产品，赢得商机。因此，无论是初期的手工作坊操作方式，或是传统的台式仪器的方式，都不能够满足当下的测试需求。结合国内外技术的经验以及大量实践应用可知，平台化的电源测试能够帮助我们解决这些问题。

　　1.模块化硬件平台

　　为了在保障可靠性的同时，获取最大的灵活性，测试系统往往需要统一的硬件平台，包括核心数据采集设备、测试配套环境提供设备、信号接入与夹具、矩阵与路由等几大部分，每个部分能够提供成熟完善的可选搭配，以快速胜任不同测试需求和不同应用场合的测试工作。

　　核心测试平台的选择对于硬件平台的灵活性起到至关重要的作用，PXI总线作为主流的测试总线，模块化的硬件架构能够提供灵活多变的硬件组合，覆盖可程控AC/DC电源供应器、电子负载、数字电表、示波器、时序/噪声分析仪和短路及过电压保护测试器等设备，从而在硬件上真正满足任何形式的电源的基本电气功能测试要求。

　　2.高度集成的智能软件平台

　　软件在平台化测试中扮演着重要的角色，既要具备易用友好的操作性，又要精确地与平台内所有硬件进行交互，更为重要的是还要具有智能调配资源/交互感知等功能。具体来讲，电源测试软件应该具备如下特点：

　　可自定义：支持不同电源型号的测试项目自由编辑，优化测试命令技术以执行效率;可拓展性：方便添加新测试项目和功能，开放测试端口，无缝链接硬件平台，适用各种电源自主研发测试;可靠性高：开发过程从下游到上游引入可靠保障机制，程序代码经过完善测试，开发过程遵循相关标准，具有良好的鲁棒性与容错能力，可以保障电源测试系统在软件设计上的可靠性，与硬件连接部分经过多平台测试，确保使用过程中的性能;专业性强：针对电源测试应用进行功能优化，具备相关总线通讯能力，根据测试需求自动生成报表，具有数据库操作能力，方便进行质量统计。

　　本篇文章来源于:电源在线网原文链接：http://www.cps800.com/news/57767.htm

　　3.测试应用案例：星载二次电源测试

　　系统对卫星控制分系统电源部分测试，属于DC测试，在统一平台中能够测试12种星载二次电源，分析其电压特性、功率特性、负载特性。具有良好扩展性，能够与外围设备，如示波器、一次电源等组成一套系统。扩展性良好，能够测试新型号电源，并适应星载环境要求。

　　4.测试应用案例：服务器电源自动测试台

　　具备并行测试仪器控制、自定义编辑测试序列，配置报表生成规范等功能;轻松实现各种电源供应器的基本电气功能的测试。主要测试项目：动态负载下输出的反应特性(DynamicResponse)，输入电源变化时某输出电压的稳定性(LineRegulation)，开机时各组输出电压上升的时序(TurnonTime)，过电压保护测试(OverVoltageProtectionTest)等电源特性、时间特性、电器特性的测试。支持PMBus1.1版本所有标准命令和扩展命令，兼容自定义指令，支持厂商自定义命令码表，支持7位和10位器件地址灵活配置和寻址，通讯速率高达400Kbps，包括全面的函数功能模块，方便实用。

　　如何获取真正的测试需求

　　以用户需求为导向是测试测量行业发展的一大特点，满足客户需求甚至超前需求是测试厂商需要时刻铭记的，而测试测量需求趋向于细分化更是主流趋势，不同行业、不同区域、不同厂商甚至不同产品线的需求各不相同，在国外公司居主导地位的电源中高端测试领域中，北京泛华恒兴科技有限公司对于测试系统如何紧贴电源行业发展，如何因地制宜地做测试等方面，有自己独特的一系列规范和方法。

　　1.全自动化测试与灵活易于调试

　　由于人力成本，培训成本以及人工误操作等因素，生产线终检测试希望尽可能的提高自动化程度。而研究实验阶段所需的测试设备，由于产品尚未定型，需要更改和调试的内容相当多，所以科研人员希望测试设备能够尽量灵活与开放，以方便研发设计过程中的测试。

　　2.高精度与严格的测试节拍

　　在实验研发阶段，对于测试精度的要求往往高于产品定型后的生产阶段测试，而生产阶段的测试节拍要求却异常苛刻，很多时候，即使是全自动化的测试系统，也无法满足整个产线的测试节拍需求，这时候，需要因地制宜地采用并行测试技术，以提高测试效率。

　　3.测试环境差异

　　在实验室中测试环境相对理想，而在实际工程应用中，测试环境就变得复杂许多，为保证测试系统的精度和指标，需要在设计测试系统开始时就考虑环境因素所带来的影响。

　　4.软件需求差异

　　研究型软件和生产型软件的应用阶段不同，因此在需求上具有较大的差异。研究型软件应用于技术研发阶段，因为技术和产品尚未定型，因此存在更多的变数，软件需要根据技术的不断成形的过程而不断的改变。因此研究型软件要求架构灵活健壮，能够快速的应对和满足各种变化的需要，而对易操作性、稳定性和功能完整性的要求相对不高。生产型软件应用于技术已经转化为生产力的阶段，即产品的生产阶段。由于产品已经定型，因此需要软件功能完整，易于使用，并且要求软件稳定，能够保证生产的顺利进行。

　　本文小结

　　平台化的电源测试模式经过大量实际电源测试项目的充分验证，可以满足电源测试的现实需求。平台化架构与模块的灵活组合，可以最大限度地适应不同应用场合、不同阶段、不同产品型号的测试，高度集中的智能软件支持使得这个过程更为迅速与便捷，可为电源研发和生产的顺利开展提供有力保障，无疑是电源测试今后的发展趋势。随着科学技术的高速发展，人民生活水平的不断提高，人们对建筑物内的环境、使用功能、消防安全等提出了更高的要求。越现代化的建筑对电的依赖越高，但电力故障是不以人的意志为转移，一旦发生灾害事故将导致电力中断或电力中断后发生灾害事故，人民的生命财产安全将直接受到威胁。因此，《高层民用建筑设计防火规范》和《民用建筑电气设计规范》中严格规定：一级负荷中特别重要的设备必须增设二路电源。目前，市场上常用的备用电源有发电机组、UPS、EPS等产品，至于它们三种供电方案以及衍生方案并不能保证电源100%不间断。本文的内容是笔者根据工作几年来从事EPS及UPS项目总结出来的。

　　l 解决问题的方法

　　变频器无论是频率控制型还是矢量控制型或者转矩控制型，都是具有变频软起动功能，即电机起动时，因为输出电压和频率均可从零开始，就限制了电机的起动电流，甚至小于额定电流就可以正常起动。变频器的容量，在380V电压等级，功率范围从2,2~1500kW的产品几乎可以覆盖目前所有的应用范围。

　　目前常用的变频器都是交-直-交类型的电压源型变频器，其中间直流环节的电压约为510～620V，是三相交流电压经过三相不受控整流后得到的。如果在市电停电后能为变频器的中间环节提供另一路510～620V的直流电源，其IGBT逆变器就能不间断地输出三相正弦交流电压，而且其电压为0~380V、频率为O～50Hz连续可调，实现负载的软起动或者达到输出电压380(1±3%)V，输出频率50(1±I%)Hz的精度。例如一组蓄电池，就可以实现对负载的不间断供电。基于这个想法开发出一种新型UPS，即可成为变频型交流不间断电源，使变频器在新的应用领域中得到应用。因UPS输出是三相正弦波且稳压稳频，为了增加设备的可靠性及避免对负载的*，在变频器的输出增加变压器和LC低通滤波器。

　　根据负载性质，这种可变频UPS同样可以像普通UPS一样设计成后备式和在线式。该电源的过载能力为150%时3s，整机效率为98%以上。

　　本文以西门子公司通用变频器产品为应用实例来说明这种电源的工作原理、架构组成和设计方法。

　　2 系统组成和工作原理

　　该电源主要单元有：矢量型变频器，蓄电池组，DC/DC直流变换器降压充电模块，控制逻辑板，DC/DC降压工作电源(+24V)模块，输出隔离变压器及LC滤波器，数字面板表及及节能灯人机接口单元，结构图如图1所示。

　　2.1矢量型变频器

　　本文仍以西门子产品为例，其技术参数为：

　　输入电压3相380～460V±10%f变频器);

　　输出电压3相0~380V或380(1±3%)V;

　　输入频率50/60(1±6%)Hz：

　　输出频率0~600Hz或50/60(1±1%)Hz。

　　2.2蓄电池组

　　选用阀控式全密封铅酸免维护电池，一般200A•h以上为2V/单只电池。

　　2.2.1 组串联只数N的确定

　　串联只数M取决于通用变频器中间环节直流电压的最大和最小允许值。不间断电源在正常运行时，系统处于浮充电状态，电池只数N应为

　　式中：N为蓄电池组串联只数，Ue为变频器中间直流环节额定电压，Uf为单体电池的浮充电电压。

　　以12V/单只电池为例，浮充电压Uf=13.5V(单体电池的浮充电压Uf=2.25V)。以西门子变频器为例：Ue=510～620V，即Ue(min)=510V×O.9=459V，Ue(max)=620x1.1=682V，是变频器能正常工作的电压上限和下限值，取平均值：Ue=(459V+682v)/2=570.5V。

　　则N=Ue/6Uf=570.5V/(6x2.25V)=42.25，取N=42只。

　　浮充时，电池端电压Ud=42×2.25V×6=567V，电压均在设备允许范围内。

　　2.2.2 蓄电池放电终止电压Uz的确定

　　蓄电池放电终止电压Uz取决于市电停电后，电池组脱离充电模块转为向变频器至终止电压的数值要满足变频器正常工作的最低电压值。Uz可按式(2)计算：

　　仍以西门子产品为例，取Ue=510V则Uz=(O.875x510V)/(6×42)=1.77V，考虑到电池和变频器工作的可靠性，电池放电终止电压Uz不要小于1.75V，通常取Uz=1.8V。即单只电池终止电压Uz=1.8x6=10.8V，蓄电池组电压Ud=10.8×42=453V，略小于变频器允许的最小电压值Ue(min)=459V，尚能满足变频器工作要求。

　　2.2.3 蓄电池组容量Q的确定

　　电池组容量Q(A•h)取决于负载额定电源电流I及市电停电后负载由蓄电池供电延迟的时间T以及电池组放电后的终止电压Uz。可根据电池生产厂家提供的电池放电曲线或放电表进行选择计算。计算具体可根据经验公式，以15kW负载，停电维持时间lh为例，计算结果为：选50A.h电池42只。

　　2.3 DC/DC直流变换器降压充电板

　　充电模块的工作原理是采用IGBT电力电子器件组成Buck(降压)隔离型直流变换器，耐压为l200V.电流则根据电池容量按0.1C(10)充电，单板可输出电流10～20A，输出电压274~300V可调，可对400A•h以下的电池组进行浮充充电。将电池组分成相等数量的若干组(例如将42只电池分为两组，每组21只，充电电压仅为287~289V)，可降低充电模块的输出电压值，使模块结构简单化从而降低成本。这种充电板也可并联使用。

　　2.4 整流二极管

　　采用大功率整流器件二极管组成直流隔离开关，当市电正常时，二极管处于关断状态，切断电池组与变频器的通路，但缺点是电池组在浮充电时有可能因端电压高与市电经整流后输出的直流电压引起放电而不能充满。当市电停电时二级管瞬时导通，电池组瞬间放电，可以做到负载由市电供电和电池组供电的瞬时转换，是在线式不间断电源的关键环节。

　　2.5 DC/DC降压工作电源(+24V)模块

　　采用Buck降压型DC/DC直流变换器可将通用变频器直流点电压转换成逻辑控制板所需的电压+24V，供数字面板表及及半导体节能灯人机接口单元用。

　　2.6 数字面板表及及半导体节能灯人机接口单元

　　用数字面板表及及半导体节能灯人机接口单元组成具有人机操作显示界面的监控系统，其功能为：充电板及电池电压值、输出电流值、输入市电电压值、输出电压值;电源起停操作;运行参数显示;电源工作状态显示;故障状态报警以及通过RS485和上位机通讯实现四遥功能，如图2所示。

　　2.7 电池平衡管理器及电池检测系统

　　因为不间断电源用的电池较多，根据以往UPS多是电池故障而影响整个系统崩溃的教训，在电池组增加了电池巡检仪(本公司自己开发的)来检测每节电池的电压、内阻、放电电流及环境温度，这类巡检仪最多能检测128节电池。另外，为了保持充电及放电时每节电池的电压保持一致,本公司自主研发了电池平衡管理器。这样能保持充电放电时电池的一致性，可把落后的电池挑出来，及早发现问题。

　　2.8 输出隔离变压器及LC滤波器

　　因为变频器输出电压波形是高频的阶梯波，要使输出的波形是完美的正旋波，所以在隔离变压器后面加上LC滤波器，其电感值选为1.5mH，电容值为20μF。同时为了增加此不间断电源的带载能力和可靠性，避免赶扰负载，在变频器的输出端接一个△/Y隔离变压器，其变比为300：380，变比的选择关系到输出的稳压精度(因电池放电时直流电压逐渐下降至DC459V时，其变频器输出的实际电压为AC325V)，这是在线式不间断电源的关键环节，但缺点是会使变频器的功率变小。

　　3 应用实例

　　根据上述的工作原理，本文作者于2002年研制成功一台22kW在线式可变频交流不间断电源的样机，原理见图1所示，试验取得成功，并在实际中获得应用，均取得成功。

　　3.1 应用实例1

　　北京建筑设计院会议及食堂多功能大楼的应急照明系统，负载功率22kW，后备延时时间为90min，应急照明通道及消防设施在今年过程中不能停电，否则将引起严重后果。机器装机以来一直运行良好，期间曾多次因施工事故停电，但该机不间断供电保证该大楼的正常运行。

　　3.2 应用实例2

　　南京新港开发区博西华工地上用应急电源驱动卷帘门，功率18.5kW，由一台西门子MICRO-MASTER440变频器(功率22kW)供电，要求市电停电后必须接入后备电源保证该公司的仓库卷帘门能不间断运行，确保库存的家电能正常出货。2005年我公司为其设计制造一台在线式不间断电源，电池容量为65A•h，42只，后备延时60min。

　　4 结语

　　可变频交流不间断电源是适用于各种负载的应用电源，它具备普通交流不间断电源和变频器的双重功能。据查目前国内外电源厂家很多已将此电源改成应急电源，但这方面的文章极少，本人写这篇文章希望对国内的电源技术提高尽微薄之力。对于不允许停电的负载负载，选择这种电源要比选择普通UPS具有很高的性能价格比。因此是一种值得推广应用的电源设备。