UPS不間斷電源的電磁兼容符合性設(shè)計(jì)

中心議題：

• UPS不間斷電源的電磁兼容符合性設(shè)計(jì)
• 輸入、輸出傳導(dǎo)干擾的抑制
• 整機(jī)輻射干擾的抑制
• UPS的抗干擾設(shè)計(jì)

根據(jù)多年來(lái)人們對(duì)電磁兼容的研究和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)表明，假定在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段解決電磁兼容問(wèn)題的費(fèi)用為1，則在型號(hào)研制階段解決需要的費(fèi)用可能為10，到批量生產(chǎn)時(shí)解決需要的費(fèi)用可能達(dá)100，到現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)解決需要的費(fèi)用可能上千倍或者無(wú)法解決。因此，UPS不間斷電源電磁兼容的問(wèn)題必須在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)階段解決。

針對(duì)UPS的產(chǎn)品特點(diǎn)，UPS的電磁兼容主要包含以下幾個(gè)部分：電源的輸入、輸出傳導(dǎo)干擾；電源的輻射騷擾；UPS的抗干擾特性。下面逐項(xiàng)闡述達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)計(jì)方法。

1、輸入、輸出傳導(dǎo)干擾的抑制
針對(duì)傳導(dǎo)騷擾，可以從三個(gè)方面來(lái)考慮：干擾源、傳導(dǎo)途徑和直接的騷擾抑制。

A、干擾源的消除和降低：在UPS中有整流的AC/DC變換，有SPWM逆變的DC/AC逆變器，有PFC的高頻變換電路，有DC/DC變換的回路，這些都是UPS內(nèi)重要的騷擾源，尤其是其中的變壓器、電感、高頻電流回路，因此，合理地設(shè)計(jì)相應(yīng)變壓器和電感的參數(shù)、加工工藝和在整機(jī)中的布局將可能大幅度降低它們的騷擾強(qiáng)度，合理地設(shè)高頻電流的PCB、布線也可以改善UPS的騷擾；對(duì)于功率變換器中的驅(qū)動(dòng)電路，可以在不影響效率和內(nèi)阻的情況下加大驅(qū)動(dòng)電阻，增加開(kāi)關(guān)電源的上升、下降沿時(shí)間，從而減少電壓、電流的高頻諧波含量。

B、傳導(dǎo)途徑的抑制：由于所有的傳導(dǎo)干擾只有通過(guò)適當(dāng)?shù)目臻g和導(dǎo)體途徑才可能作用到UPS的輸入、輸出電源端子，因此，盡量減少傳遞的途徑也是減低UPS 不間斷電源騷擾的有效方法。例如，將所有的干擾源安裝在離輸入、輸出端子較遠(yuǎn)的位置，輸入、輸出的電源線不從干擾源附近走線，在干擾源的進(jìn)出位置加強(qiáng)抑制處理，通過(guò)屏蔽手段將干擾源和其它部分進(jìn)行空間隔離，電源的輸入、輸出等分別在整機(jī)的相對(duì)較遠(yuǎn)位置等。

C、直接的騷擾抑制：對(duì)于采用上述方法后仍然無(wú)法符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，直接在輸入、輸出回路采用相應(yīng)的EMI濾波器件，如電感、高頻電容、專(zhuān)用濾波器等將可以再次有效壓低UPS整機(jī)對(duì)外的傳導(dǎo)干擾，實(shí)踐表明，只要適當(dāng)加大濾波器的相關(guān)參數(shù)和衰減的DB值，一般都可以將UPS的傳導(dǎo)騷擾壓低到標(biāo)準(zhǔn)的限值以內(nèi)。當(dāng)然，濾波器的安裝必須越靠近輸入、輸出電源端子越好，因?yàn)榧词故嵌鄮桌迕组L(zhǎng)的接線也會(huì)增大干擾，插座式的濾波器將是最為理想的選擇。另外，在濾波器中的電容或外加的EMI濾波電容最好是無(wú)感的，以增強(qiáng)濾波效果。

2、整機(jī)輻射干擾的抑制
對(duì)于UPS的輻射干擾，主要有兩種方法：輻射源的強(qiáng)度抑制和輻射途徑的處理。

A、輻射源的抑制：在UPS中，輻射源的輻射強(qiáng)度抑制方法基本同傳導(dǎo)的處理相同，因?yàn)楦蓴_源本身即有傳導(dǎo)騷擾又有輻射騷擾；另外，對(duì)于輻射騷擾，對(duì)輻射源采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧⒖墒钟行У亟档洼椛涓蓴_的電平和能量。

B、輻射途徑的處理:整機(jī)外殼的等電位設(shè)計(jì)：根據(jù)電磁場(chǎng)原理，一個(gè)接地良好理想密閉的金屬六面殼體的內(nèi)外電磁場(chǎng)不存在相互干擾，因此UPS的外殼一般應(yīng)作成金屬的，且各個(gè)面之間應(yīng)良好連接，保證為一個(gè)等電勢(shì)體，這樣即可十分有效減弱UPS對(duì)外的輻射干擾。一般對(duì)于電磁兼容要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，UPS的殼體不宜采用塑料制作。

進(jìn)出UPS殼體連線的處理：由于UPS必須有輸入、輸出電源端子、電池?cái)U(kuò)展端子等連線進(jìn)出UPS的外殼，因此這些線的防騷擾處理將十分重要，直接影響到測(cè)試的結(jié)果能否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。一般在這些線上適當(dāng)?shù)丶有└哳l磁環(huán)和高頻電容就會(huì)有很好的效果。

3、UPS的抗干擾設(shè)計(jì)
UPS的抗干擾主要體現(xiàn)在控制電路的抗擾性，從電路的性質(zhì)可分為模擬電路的抗干擾和數(shù)字電路的抗干擾兩個(gè)方面。良好的抗擾性是保證 UPS正常運(yùn)行的條件，因此，在UPS的控制回路的設(shè)計(jì)初期就必須將控制電路的抗擾性考慮進(jìn)去，否則，遇到外界騷擾時(shí)整套的控制方案將可能全部推翻。

A、模擬電路的抗干擾：
對(duì)于開(kāi)環(huán)的模擬控制，一般針對(duì)可能出現(xiàn)干擾的部位適當(dāng)加入一定的RC電路將騷擾消除；對(duì)于閉環(huán)的模擬控制，除了采用RC外，還必須對(duì)閉環(huán)的放大倍數(shù)的頻率特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保干擾信號(hào)加入時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)路產(chǎn)生惡果。

對(duì)于功率部分的電路，減短所有的連線、加入假負(fù)載、減小功率驅(qū)動(dòng)的回路等都可以有效增強(qiáng)功率電路的抗干擾能力。

B、數(shù)字電路的抗干擾：
對(duì)于數(shù)字控制電路，其抗擾性對(duì)UPS的可靠性十分重要，因?yàn)槟壳皫缀跛械腢PS控制都有采用到數(shù)字控制的單片機(jī)，抗擾性差的系統(tǒng)將可能導(dǎo)致UPS的停機(jī)或損壞。

數(shù)字電路電源的有效濾波是數(shù)字電路不受干擾的基本保證；所有的I/O口應(yīng)有適當(dāng)?shù)腞C處理；控制電路應(yīng)盡量遠(yuǎn)離功率部分；適當(dāng)?shù)碾姶牌帘未胧?；良好的PCB布局設(shè)計(jì)等都可以有效避免數(shù)字系統(tǒng)受到外界干擾。

應(yīng)明確指出的是，對(duì)于UPS不間斷電源閉環(huán)的穩(wěn)壓、同步控制，控制模型的抗干擾性和軟件濾波處理方法在系統(tǒng)建模時(shí)就必須有充分合理的考慮，并在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)做完整實(shí)驗(yàn)。