UPS不間斷電源的電磁兼容符合性設(shè)計

中心議題：

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

根據(jù)多年來人們對電磁兼容的研究和實踐的經(jīng)驗表明，假定在產(chǎn)品開發(fā)階段解決電磁兼容問題的費用為1，則在型號研制階段解決需要的費用可能為10，到批量生產(chǎn)時解決需要的費用可能達(dá)100，到現(xiàn)場安裝時解決需要的費用可能上千倍或者無法解決。因此，UPS不間斷電源電磁兼容的問題必須在產(chǎn)品的開發(fā)階段解決。

針對UPS的產(chǎn)品特點，UPS的電磁兼容主要包含以下幾個部分：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。下面逐項闡述達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)計方法。

1、輸入、輸出傳導(dǎo)干擾的抑制
針對傳導(dǎo)騷擾，可以從三個方面來考慮：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)計相應(yīng)變壓器和電感的參數(shù)、加工工藝和在整機中的布局將可能大幅度降低它們的騷擾強度，合理地設(shè)高頻電流的PCB、布線也可以改善UPS的騷擾；對于功率變換器中的驅(qū)動電路，可以在不影響效率和內(nèi)阻的情況下加大驅(qū)動電阻，增加開關(guān)電源的上升、下降沿時間，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，在干擾源的進出位置加強抑制處理，通過屏蔽手段將干擾源和其它部分進行空間隔離，電源的輸入、輸出等分別在整機的相對較遠(yuǎn)位置等。

C、直接的騷擾抑制：對于采用上述方法后仍然無法符合標(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、專用濾波器等將可以再次有效壓低UPS整機對外的傳導(dǎo)干擾，實踐表明，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，因為即使是多幾厘米長的接線也會增大干擾，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濾波電容最好是無感的，以增強濾波效果。

2、整機輻射干擾的抑制
對于UPS的輻射干擾，主要有兩種方法：輻射源的強度抑制和輻射途徑的處理。

A、輻射源的抑制：在UPS中，輻射源的輻射強度抑制方法基本同傳導(dǎo)的處理相同，因為干擾源本身即有傳導(dǎo)騷擾又有輻射騷擾；另外，對于輻射騷擾，對輻射源采取適當(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:整機外殼的等電位設(shè)計：根據(jù)電磁場原理，一個接地良好理想密閉的金屬六面殼體的內(nèi)外電磁場不存在相互干擾，因此UPS的外殼一般應(yīng)作成金屬的，且各個面之間應(yīng)良好連接，保證為一個等電勢體，這樣即可十分有效減弱UPS對外的輻射干擾。一般對于電磁兼容要求嚴(yán)格的場合，UPS的殼體不宜采用塑料制作。

進出UPS殼體連線的處理：由于UPS必須有輸入、輸出電源端子、電池擴展端子等連線進出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)和高頻電容就會有很好的效果。

3、UPS的抗干擾設(shè)計
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方面。良好的抗擾性是保證 UPS正常運行的條件，因此，在UPS的控制回路的設(shè)計初期就必須將控制電路的抗擾性考慮進去，否則，遇到外界騷擾時整套的控制方案將可能全部推翻。

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

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

B、數(shù)字電路的抗干擾：
對于數(shù)字控制電路，其抗擾性對UPS的可靠性十分重要，因為目前幾乎所有的UPS控制都有采用到數(shù)字控制的單片機，抗擾性差的系統(tǒng)將可能導(dǎo)致UPS的停機或損壞。

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)建模時就必須有充分合理的考慮，并在系統(tǒng)調(diào)試時做完整實驗。