UPS电源传导发射(CE)摸底测试与变压器屏蔽优化

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2025-07-03 11:28
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详细介绍

UPS 电源(不间断电源)作为保障关键设备供电稳定性的核心装置,其内部包含整流器、逆变器、高频开关电路及变压器等组件,运行时易产生传导发射(CE)干扰,影响电网及周边设备。以下从传导发射摸底测试和变压器屏蔽优化两方面详细说明:

一、UPS 电源传导发射(CE)摸底测试核心内容

UPS 的传导发射测试需检测其通过电源线向电网传导的电磁骚扰(150kHz~30MHz),核心参考标准与测试要点如下:

1. 适用标准与限值要求

guojibiaozhun:EN 55022(信息技术设备)、EN 62040-2(UPS 专用标准),根据应用场景分为 Class A(工业环境)和 Class B(民用 / 商业环境)。

国内标准:GB/T 9254(等效 EN 55022)、GB/T 21225(UPS 电磁兼容要求)。

限值差异:

Class A(工业):150kHz~500kHz 准峰值限值 66~56dBμV,500kHz~30MHz 准峰值限值 56~46dBμV。

Class B(民用):限值更严格,150kHz~500kHz 准峰值 40~34dBμV,500kHz~30MHz 准峰值 34~30dBμV(具体依频段细分)。

2. 测试项目与关键频段

测试方法:通过 LISN(线路阻抗稳定网络)在 UPS 电源输入端测量,分别检测相线(L)与地线(PE)、中性线(N)与地线(PE)之间的共模干扰,以及相线与中性线之间的差模干扰。

关键关注频段:

150kHz~1MHz:主要源于整流器的二极管开关、变压器励磁电流谐波。

1MHz~30MHz:高频开关(如逆变器 IGBT/MOSFET 的开关频率 10kHz~50kHz 的谐波)、变压器漏感与分布电容的谐振干扰。

测试工况:需覆盖 UPS 的三种核心工作模式 —— 市电模式、电池模式(逆变器运行)、旁路模式,其中电池模式因逆变器全负荷运行,传导发射通常最严重。

3. 常见超标原因

UPS 传导发射超标的核心源于内部强干扰源与传导路径的耦合,具体包括:

逆变器高频开关产生的 dv/dt 通过变压器分布电容、散热片耦合至电源线。

工频 / 高频变压器的漏磁辐射在绕组中感应出噪声,通过电源线传导。

输入 / 输出线缆与内部电路的电磁耦合(如逆变器线缆与电源线并行布线)。

滤波电路设计不足(如共模电感电感量不够、Y 电容容量偏小)。

二、UPS 变压器的干扰特性与屏蔽优化需求

变压器是 UPS 的关键部件(包括工频隔离变压器、高频逆变变压器),其干扰主要通过 “电磁耦合” 和 “分布电容” 两种路径产生,是传导发射超标的重要贡献者:

变压器的干扰产生机制

磁耦合干扰:变压器漏磁(尤其工频变压器)在周边线缆(如电源线、控制线)中感应出共模电压,形成传导干扰。

电容耦合干扰:绕组间、绕组与铁芯间的分布电容(Cw)将逆变器的高频开关噪声耦合至原边(市电侧),通过电源线传导。

谐振干扰:高频变压器的漏感(Lk)与分布电容(Cw)在特定频率(如 10MHz~30MHz)形成谐振,放大传导噪声。

传统屏蔽的局限性

仅采用铁芯接地的简单屏蔽,无法阻断高频电容耦合。

绕组屏蔽层设计不合理(如未单端接地、屏蔽层不完整),导致屏蔽效能不足(尤其 1MHz 以上频段)。



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