刘苏宁

（中国电信股份有限公司广东研究院，广东 广州 510630）

1 图解项目检验

《YD/T 1095-2018通信用交流不间断电源（UPS）》（以下简称《YD/T 1095》）[1]中，有3个检验项目用于检验不间断电源的输出电压稳定性：稳压精度、动态电压瞬变范围和电压瞬变恢复时间。

稳压精度与动态电压瞬变范围两个项目的检验计算方法相似，都是计算输出电压一个实测值相对于另一个作为基准值的输出电压值的相对误差。稳压精度计算中的“基准值1”是输出电压额定值，动态电压瞬变范围计算中的“基准值2”是输出电压在瞬间变化前稳定状态下的波形峰值（峰峰值）实测值。“基准值2”存在的前提条件是其以输出电压额定值为基准，满足稳压精度的技术指标（≤±2%）。“基准值2”以V0表示。

稳压精度与动态电压瞬变范围两个项目的检验条件不同。稳压精度的两个检验条件为：①输出电流为额定值和输入电压为下限值；②输出电流为零和输入电压为上限值。分别在这两个条件下检测输出电压实测值，计算实测值相对于其额定值的相对误差S1和S2，从中选取一个绝对值较大的数，即稳压精度的检验结果。

检验动态电压瞬变范围和电压瞬变恢复时间的两个检验条件：

（1）突加条件：输出电流由零值瞬间增加到额定值；

（2）突减条件：输出电流由额定值瞬间减少到零值。

这两种突变条件彼此独立，且标准没有要求检验的先后顺序。

假设计算结果BV1和BV2满足动态电压瞬变范围技术指标（≤±5%，220±5%，209～231）），但超出稳压精度的技术指标量值范围（±2%，220±2%，215.6～224.4）。

1.1 输出电流突加条件下动态电压瞬变范围检验计算

图1是输出电压的3个相邻周期的正弦波正半周波形示意图。左边第一个波峰瞬变前的峰值实测值V0。T1时刻，输出电流由零值瞬间增加到额定值，第二个波峰峰值瞬变减少到实测值V1，209≤V1≤215.6。输出电流突加，输出电压瞬变减少是大概率事件，电流突加后维持额定值大小不变。

输出电压瞬变值为ΔV10=V1-V0。

瞬变后电压峰值实测值的相对误差，用BV1表示：

BV1是动态电压瞬变范围中的一个最大值（绝对值）。

1.2 输出电流突加条件下电压瞬变恢复时间检验计算

如图1所示，T1时刻，输出电流由零值瞬间增加到额定值，第二个波峰峰值瞬变减少到实测值V1，之后电压峰值实测值快速“恢复”趋近于发生瞬变前的峰值量值V0。T2时刻，第三个波峰峰值实测值V3=215.6，恰好“恢复”到与V0的相对误差符合稳压精度的技术指标。

图1 输出电流突加，输出电压瞬变值ΔV10和恢复时间BT1

电压瞬变恢复时间：BT1=T2-T1。

如果BV1没有超出稳压精度的技术指标，那么BT1=0。电压瞬变恢复时间的技术指标有20 ms、40 ms、60 ms三档。

1.3 输出电流突减条件下动态电压瞬变范围检验计算

图2显示输出电压三个相邻周期的正弦波正半周波形示意图。左边第一个波峰瞬变前的峰值实测值V0。T3时刻，输出电流由额定值瞬间减少到零值，第二个波峰峰值瞬变增加到实测值V2，224.4≤V2≤231。输出电流突减，输出电压瞬变增大是大概率事件，电流突减后维持零值大小不变。

输出电压瞬变值ΔV20=V2-V0；

瞬变后电压峰值实测值的相对误差，用BV2表示。

BV2是动态电压瞬变范围中的一个最大值（绝对值）。

1.4 输出电流突减条件下电压瞬变恢复时间检验计算

如图2所示，T3时刻，输出电流由额定值瞬间减少到零值，第二个波峰峰值瞬变增加到实测值V2。之后，电压峰值实测值又快速“恢复”趋近于发生瞬变前的量值V0，T4时刻，第三个波峰峰值实测值T4=224.4，恰好“恢复”到与V0的相对误差符合稳压精度的技术指标。

图2 输出电流突减，输出电压瞬变值ΔV20和恢复时间BT2

电压瞬变恢复时间：BT2=T4-T3。

如果BV2没有超出稳压精度的技术指标，那么电压瞬变恢复时间BT2=0。

在两个条件下，两次检测动态电压瞬变范围仅有两个检测数据——BV1和BV2。检验结果的表达形式有两种：①条件1和条件2：BV1～BV2；②条件1：BV1；条件 2：BV2。

“BV1～BV2”表达了一个“范围”，符合项目名的题义，但是含义不清晰。例如，符号“～”表达的从BV1到BV2之间的数值是什么数据？如何划分给其所属的已知的两个检验条件？所以，检验结果的表达形式只能采用“条件1：BV1；条件2：BV2”。这种形式的逻辑意义相当于已把“动态电压瞬变范围”一分为二，视其包含两个同名的小项目。

从图1和图2共4个不同的计时时间（T1、T3和T2、T4），可见两次检验是发生在不同的时间，不同的波形及其峰值说明检测计算的“地点”也不同，佐证这种“一分为二”观点是正确的。

2 用示波器检验动态电压瞬变范围

使用存储示波器检验动态电压瞬变范围。图3和图4是示波器显示波形的截屏，共有4条信号波形。上方第一条波形是输出电压波形，在时间轴上密集叠加在一起。第二条是输出电流波形，呈现出“直线-矩形-直线”的模样，其中“矩形”是密集叠加在一起的额定电流信号波形，“矩形”两侧的“直线”是幅度为零的电流波形。第三条是局部放大第一条电压波形后的波形。第四条是局部放大第二条电流波形后的波形，被放大的波形部分出自“矩形”一侧2条ΔT游标垂线框定的区间。

如图3所示，第二条电流波形中，“矩形”左侧的波形由“直线”瞬间变化到“矩形”，这是输出电流由零值突然增加到额定值，在做电流突加条件下的检验。ΔT游标垂线框定的局部电流信号波形被放大后，显示如第4条波形，一半直线加一半正弦波的复合波形，直线与正弦波的连接点就是电流突加变化点。

如图4所示，把2条游标垂线移动到第2条电流波形中的“矩形”的右侧位置，波形由“矩形”瞬间变化到“直线”，这是输出电流由额定值瞬间减少到零值，在做电流突减条件下的检验。游标垂线框定的局部电流信号波形，被放大后显示如图4所示中的第4条波形，一半正弦波加一半直线的复合波形，正弦波与直线的连接点就是电流突减变化点。

“矩形”两侧的瞬间突变点，可视为两个不同的“检测地点”。“矩形”波形峰峰值是输出电流的额定值，“矩形”波形的延续时间就是电流突加变化与突减变化的间隔时间，也是人为加上额定负载，之后再卸掉额定负载的间隔时间。对间隔时间长短的唯一要求是最好等待几个或十几个“60 ms”的时间，输出电压“恢复平稳”之后。

输出电流突加条件下的检验与突减条件下的检验之间没有关系，所以能把“动态电压瞬变范围”这个检验项目一分为二，视其包含两个同名的小项目。因而，不同条件下的二个检验数据之间没有关系，形如“BV1～BV2”把没有关系的二个数据撮合在一起，无法解释其实际意义。

如图3所示，依据标准《YD/T 1095》[1]要求，在电流突加条件下，在第3条输出电压波形上检测动态电压瞬变范围，检测步骤：

（1）移动示波器的2条ΔT游标垂线，垂线间距20 ms，测量电流突加前的一个周期的电压波形峰峰值，记为V0。

图3 输出电流由零值突然增加到额定值时输出电流和输出电压波形

图4 输出电流由额定值突然减少到零值时输出电流和输出电压波形

（2）移动2条游标垂线，垂线间距20 ms，测量电流突加后电压瞬变值ΔV10量值最大的一个周期的电压波形峰峰值，记为V1。

（3）计算电压瞬变的相对误差，用BV1表示：

BV1是动态电压瞬变范围中的一个最大值（绝对值）。

如图4所示，同样步骤，在电流突减条件下，在第3条电压波形上，测得电流突减前一个周期的波形峰峰值，记为V0；电流突减后，测得电压瞬变值ΔV20量值最大的一个周期的波形峰峰值，记为V2。

电压瞬变的相对误差，用BV2表示：BV2是动态电压瞬变范围中的一个最大值（绝对值）。检测电压瞬变恢复时间。图3中，在第3条电压波形上，从电流突加点开始移动2条ΔT游标垂线，垂线间距20 ms，观察电流突加后的电压波形的有效值变化。当电压有效值“恢复”到215.6 V时，所用的时间即电压瞬变恢复时间BT1。图4中，同样步骤，在第3条电压波形上观察电流突减后的电压波形的有效值变化。当电压有效值“恢复”到224.4 V时，测得电压瞬变恢复时间BT2。

3 输出电流的取值

从输出电流的取值来讨论检验结果的表达形式。满足“突加条件”的做法，是在UPS输出端瞬间加上额定负载，输出电流为额定值。实现“突减条件”的做法，是在输出端瞬间卸下额定负载，开路状态，电流为零。

在空载至额定负载之间任取一个负载量R，对应一个大于0、小于额定电流的电流Ir。常见的是电流Ir与电流零值之间的瞬间变化导致的输出电压峰峰值的瞬变，那么这个瞬变中电压实测值的相对误差是否包含在按两个条件要求所做的检验结果中呢？为了与标准《YD/T 1095》[1]中给定的检验条件及其检验结果进行比较，只考虑电流Ir与电流零值之间的瞬间突加和突减变化。

标准中[1]，定义“输出电压瞬变值”是二个量的差值，瞬变后的输出电压峰峰值实测值（以V1和V2表示）与瞬变前输出电压的峰峰值实测值V0的差值（V1-V0、V2-V0）。与此相似，给“输出电流瞬变值”下一个定义，它是电流突减前和电流突加后的一个电流值Ir与电流零值的差值：Ir-0=Ir。当Ir接近或等于输出电流零值时，电流瞬变值接近或等于零值，是最小值。当Ir接近或等于输出电流额定值时，电流瞬变值接近或等于额定值大小，是最大值。

输出电流突变，不同大小的电流瞬变值都对应有不同大小的输出电压瞬变值，两者的变化量呈正比关系。先看输出电流从零值瞬间突加到Ir条件下的检验，参见图1和图3。电流突加导致输出电压峰峰值瞬间变小，实测值为V1。

当输出电流Ir接近或等于额定值时，电流瞬变值接近或等于额定值大小，是最大值；有一定量的电压瞬变值与之对应，也是最大值，电压峰峰值实测值的相对误差BV1也是最大值，BV1在动态电压瞬变范围内也是最大值。这是依据《YD/T 1095》[1]中提出的突加条件所做的检验。

当输出电流Ir接近或等于输出电流零值时，电流瞬变值接近或等于零值，是最小值；电压瞬变值亦接近或等于零值，也是最小值。电压峰峰值实测值的相对误差BV1是最小值，BV1在动态电压瞬变范围内也是最小值。

一般而言，输出电流从零值至Ir突加条件下，当0≤Ir≤额定值、0≤V1的相对误差≤BV1。动态电压瞬变范围：0～BV1。

参见图2和图4，再看在输出电流瞬间从Ir突减到零值条件下，电流突减导致输出电压峰峰值瞬间变大，实测值为V2。同样的分析过程，可以得到结论：当0≤Ir≤额定值时，0≤V2的相对误差≤BV2。动态电压瞬变范围：0～BV2。

两种条件下的检验结果“0～BV1”和“0～BV2”中的“0”是必然存在、取值确定的，所以可采用省略形式。

输出电流突加条件下，检验结果为BV1；输出电流突减条件下，检验结果为BV2。

4 结 论

（1）把检验项目一分为二，合情合理。“情”是UPS的工作情况，“理”是检测发生在不同时间、不同地点、不同条件下。

（2）在零值至额定值、额定值至零值之间瞬变，这两种极端条件下的检验结果的表达形式“0～BV1”和“0～BV2”具有指导意义，指明了一般条件下Ir与零值之间瞬变，动态电压瞬变范围内的数据取值范围。

（3）“动态电压瞬变范围”内所有的量值都是同等检验条件下输出电压瞬间相对变化的相对误差值。