ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６４０３．２０１７．０３．００３ 不间断电源（Ｕ ＰＳ）输出电压稳压精度 检验计算 【刘苏宁韩志强］ 圜 刘苏宁 现任职于中国电信股份有限公司广东研究院实验室运营中心，从事通信电源设备 认证检验工作。 韩志强 现任职于中国电信股份有限公司广东研究院实验室运营中心，从事通信产品质量 检验和通信防雷研究工作，主编或参与编制多项国家标准和通信行业标准。 概述 仪表仪器或设备可简单分为两大类，输出特定信号的 源和显示外加信号幅度、频率或波形等量值的测试仪 测试仪表用标准信号源来检验校准，信号源用标准测 如图１所示，用标准测试仪表对信号源进行检验校准， 标准测试仪表上显示的数值被称为实测值，被检验信号源 的输出数值被称为标称值或额定值，两者的相对误差： 相对误差＝（标称值实测值）／实测值 １ＯＯ％ （１） 表来检验校准：但是，并不是简单直接的“反过来” 定义两台仪表的读数是“标准”数据，还是“被检验” 标准或非标准是相对而言的，量值传递是单向的。 不间断电源（ＵＰＳ）是功率源信号输出设备，它的输 出电压标称值一般是２２０Ｖ，习惯称之为额定值，按照检 验标准《通信用不间断电源一ＵＰＳ》ＹＤ，．ｒ １０９５—２００８（以 下简称为：标准１０９５）的规定，ＵＰＳ输出电压实测值相对 标准器，它的技术指标精度必须至少高于被检验校准 的同类参数指标精度的三倍。在两种不同的场合，作 于其输出电压额定值的相对误差计算公式是： 相对误差＝（实测值额定值）／额定值 １００％ （２） 准器，或是作为被检验仪表，两种角色的仪器仪表的 有不同的名称，如图１、图２所示。 公式（１）与公式（２ １是等价的：在稳压精度的检 不问断电源（ＵＰＳ）输出电压稳压精度检验计算 验中．标称值与额定值的含义是一样的．都是指在一定条 件下ＵＰＳ的输出电压值 检验方法１是按照标准１０９５相应条款制定的。在描 述检验方法前，先了解稳压精度技术指标、检验结果以及 两者的表达形式，在图３中可看到检验中设定的检验条件 和涉及的检验量值（变量名）。 如图２所示．用标准信号源对测试仪表进行检验校准。 标准信号源的输出数值被称为标准值，被检验仪表上显示 的数值被称为显示值，两者的相对误差： 相对误差：（显示值标准值）／标准值 １００％ （３） 设置以下检验条件，调节ＵＰＳ输入电压为上限值 ２７５Ｖ、下限值１６５Ｖ，输出端带空载或带额定阻性负载（满 在ＵＰＳ检验中，当检验条件发生变化时．仪器或设 备内部的控制电路进行实时控制，维持输出电压的稳定。 载），输出电压稳压精度技术指标为： Ｉ类：≤±１％；Ⅱ类： ±２％； Ⅲ类：ｓ±３％； 应当清楚。这个数值３％的读法“百分之三”中的“之” 字所代表的量值是额定值２２０ 可以想象完整的表达形式是这样的： Ｉ类： ≤２２０±１％； Ⅱ类： ２２０±２％； Ⅲ类： ２２０±３％： 工作状态下．无论检测与否，输出电压总是（或期望是） 以“额定值”的数值大小施加于负载之上，当需要确认某 一时刻输出电压的实际大小时，就可接上标准检验仪表， 把实测值与额定值进行比较．计算相对误差 一定范围内 多个检验条件下多次检验，绝对值最大的那个相对误差值 被定义为ＵＰＳ输出电压稳压精度、此定义是标准１０９５ 给出的 只是习惯上没有这样写的。 检验结果同样是一种百分数表达形式。ｔ：Ｌ￣Ｉ：Ｉ ３％，可 理解成２２０±３％，换成直接形式表示输出电压幅度可能 在２１３．４Ｖ一２２６．６ Ｖ之间变化。 图３展示了三组检验条件和三组检验量值（变量名） 及其相互关系： ２２４ ２２３ 为什么要检验ＵＰＳ输出电压稳压精度？就是为了 验证在一定外部条件下（输入电压变化和负载变化）， ＵＰＳ的输出电压幅度变化范围 众所周知，我国的电 圆 圃 圆 固 器工作电压是２２０Ｖ，正常工作状态下ＵＰＳ的稳压精度 就是指在一定条件下输出电压幅度实测值相对于额定值 ２２０Ｖ的变化范围．有两种相互对应的表达范围大小的形 式，例如： 相对形式：２２ＯＶ±１％： ２２０Ｖ±２％： ２２０Ｖ±３％： ２２２ ２２１ ２２０ ２１９ ２１８ 口额定值 口实测值 满载１６５Ｖ 满载，２２０Ｖ ２２０ ２２２ 直接形式：２１７．８Ｖ～２２２．２ Ｖ；２１５．６Ｖ～２２４．４ Ｖ；２１３．４Ｖ～２２６．６ Ｖ 空载２７５Ｖ ２２０ ２２１ 标称值 ‘额定值 ２２０ ２２］ 被测 信号源 （额定值） 电 佶 Ｉ‘‘‘‘‘＝‘‘。‘‘。。。１ 实测值 量值变量名Ｘｌ Ｘ２ Ｘ３ Ｘ４ Ｘ５ Ｘ６ 圈 图１被测信号源的校准检测 图３输出电压稳压精度检验条件和检验量值变量名 三组检验量值（变量名）中，在同一种检验条件下， Ｘ１和Ｘ２这两个量值，Ｘ１是输出电压额定值，Ｘ２是输出 电压实测值 其他检验条件下的检验量值Ｘ３和Ｘ４、Ｘ５ 圈 图２被测仪表的校准检测 和Ｘ６．有相应同样的定义：额定值和实测值。 三组检验条件中，在ＵＰＳ输入端，在输入电压取下 限值１６５Ｖ与取上限值２７５Ｖ之间．包含２２０Ｖ，以及在 ＵＰＳ输出端，所带负载为空载与满载之间，输入电压与 ２第一种输出电压稳压精度检验计算方法 负载两类量值可有“无穷多”的取值组合。既期望于全面 ２０１ ７．０３・广东通信技术 圜通信热点 了解输出电压幅度的最大变化范围．又要简化检验工作量， 检验条件、检验方法和计算方法，对检验结果的判定 提高效率，所以仅选择有代表性的检验条件进行检验，几 组典型的检验条件如下列所示： （１）输入电压下限值１６５Ｖ，空载； 指标； 检验结果的表达形式．一般与判定指标的表达形式相同 （２）输入电压下限值１６５Ｖ．满载； （３）输入电压正常值２２０Ｖ，空载； ３ 第二种输出电压稳压精度检验计算方法 在检验实践中，还可以见到另外一种检验输出电压稳 （４）输入电压正常值２２０Ｖ．满载； （５）输入电压上限值２７５Ｖ，空载； 压精度的计算方法，既增加检验一个输出电压实测值Ｘ４． 作为比较基准．以“额定值”的名义代入计算公式（２）中 （６）输入电压上限值２７５Ｖ，满载； 其中序号（２）和（５）所示的两组检验条件是最严 继续引用上面列出的六组检验条件，现在输出电压额 ．定值都是Ｘ４，类似方法１中的额定值２２０的特性合理 酷的．在这两组工作条件下ＵＰＳ输出电压实测值相对于 其输出电压额定值发生的变化量一般都比较大 两组条件 对应的二组检验量值分别是Ｘ１和Ｘ２与Ｘ５和Ｘ６，参见 图３标准１０９５规定只需在这二组检验条件下检验ＵＰＳ 的假定．正常工作条件下的额定值Ｘ４是ＵＰＳ内部电路 控制电压幅度稳定输出的中心值。 检验步骤是： （１）调节ＵＰＳ输入电压至２２０Ｖ输出带额定阻性 ，输出电压的稳压精度。 在确定范围内，不论输入电压与负载两类量值取值如 负载（满载），检测得输出电压实测值Ｘ４．（如图３所示） （２）按照方法１步骤．分别检测得输出电压值实测 何组合。包含上述六组检验条件，ＵＰＳ输出电压额定值 都是２２０Ｖ 检验步骤是： 值Ｘ２和Ｘ６。 （３）按公式（２）Ｘ２和Ｘ６的相对误差： ，以Ｘ４为额定值．计算实测值 （１）调节ＵＰＳ输入电／￣：ＡＴ限值１６５Ｖ．ＵＰＳ输出 端带额定阻性负载（满载），检测得ＵＰＳ的输出电压实 测值Ｘ２ （如图３所示） Ｓ２４＝（Ｘ２Ｘ４）／Ｘ４ １００％ Ｓ６４＝（Ｘ６Ｘ４）／Ｘ４・１００％ （６） （７） ．在￥２４和￥６４中选一个绝对值最大的数作为ＵＰＳ （２）调节ＵＰＳ输入电压至上限值２７５Ｖ，输出端不 带负载．既空载，检测得ＵＰＳ的输出电压实测值Ｘ６ （３）分别计算实测值Ｘ２和Ｘ６相对于同样条件下的 输出电压额定值Ｘｌ和Ｘ５的相对误差，Ｘ１＝Ｘ５＝２２０＝按 公式（２）得： 输出电压稳压精度的检验结果。 把实测值Ｘ４当作比较基准（额定值）是有条件的， 就是Ｘ４的检测条件，把检验结果告知客户时．应该同时 ，告知所用的额定值是Ｘ４以及Ｘ４的检验条件 不过，目前没有合适的技术指标来判定检验结果是否 ￥２１ （Ｘ２－Ｘ１）ＩＸ１ １００％ （Ｘ２—２２０）／２２０ １Ｏ０％ ￥６５ （Ｘ６＿Ｘ５）／Ｘ５ １ ００％ （Ｘ６—２２０）／２２０ １ ００％ （４） （５）合格，直接借用标准１０９５不合适、 ，Ｘ４既是额定值又是实测值，代入公式（２），得到： 在Ｓ２１，￥６５中选一个绝对值最大的数．作为ＵＰＳ 输出电压稳压精度的检验结果。 按照标准１０９５相关技术指标规定，判定检验结果是否合格一 检验计算过程展现了几个基本概念： （１）被检仪表。标准仪表。 Ｓ４４＝（Ｘ４Ｘ４）／Ｘ４・１００％：０ ｆ ８ １ 既是说，，本该最应监测的工作状态，却无论实测值 Ｘ４的大小其相对于自身的误差总是零。单就这一点而言． 取实测值×４做衡量输出幅度变化大小的基准值（额定值） ，的是否合理？就值得怀疑。 （２）标准文件，文件中规定了：４ 两种方法的检验结果之间的数量关系 不问断电源（ＵＰＳ）输出电压稳压精度检验计算 以实测值Ｘ２为例，分别以额定值Ｘ１：２２０和额定 值Ｘ４为基准．用公式（２）计算相对误差 而且额定值 Ｘ４还是一个实测值 参见图３中数量Ｘ１与Ｘ２、Ｘ３与 Ｘ４、Ｘ５与Ｘ６之间的关系 Ｓ２１：（Ｘ２Ｘ１），Ｘｌ＝（Ｘ２２２０）／２２０ １ＯＯ％； Ｓ２４＝（Ｘ２Ｘ４）／Ｘ４ １ ００％： Ｓ４３＝（Ｘ４Ｘ３）／Ｘ３＝（Ｘ４２２０）／２２０ １ ００％； 注：Ｓ２１是实测值×２以Ｘ１＝２２０为额定值的相对误差 Ｓ２４是实测值Ｘ２以Ｘ４为额定值的相对误差 Ｓ４３是实测值Ｘ４以Ｘ３＝２２０为额定值的相对误差 两式相减： Ｓ２１Ｓ２４ ＝（Ｘ２２２０）１ ２２０（Ｘ２Ｘ４）／Ｘ４ ：（Ｘ４ （Ｘ２２２０）２２０ （Ｘ２Ｘ４）｝／２２０ Ｘ４ ＝｛Ｘ２ （Ｘ４２２０））／２２０ Ｘ４ ＝（Ｘ２／Ｘ４） （Ｘ４２２０）／２２０ ＝（Ｘ２／Ｘ４） Ｓ４３ 移项可得： Ｓ２１＝￥２４＋（Ｘ２／Ｘ４） ￥４３ １００％ （９） Ｓ２４＝Ｓ２１（Ｘ２／Ｘ４） Ｓ４３ １００％ （１０） 以不同的额定值计算实测值Ｘ２的相对误差．得Ｓ２ 和Ｓ２４．由公式（９）可知，可先把￥２４转换成Ｓ２１，这 样就可用标准１０９５给出的稳压精度技术指标来判定检验 结果Ｓ２１ 同理，要先把￥６４转换成Ｓ６５ Ｓ６５＝（Ｘ６一ｘ５）／Ｘ５＝（Ｘ６—２２０）／２２０ １ ００％ （１ １） Ｓ６４＝（Ｘ６一Ｘ４）／Ｘ４ １００％ （１２） 由公式（１０）可知，￥２４小于Ｓ２１，同理，如果不 加转换，Ｓ６４小于￥６５实测值Ｘ２和Ｘ６的检验结果变小， 既输出电压幅度变化范围变小，被检ＵＰＳ输出电压稳压 精度技术等级或变高．性能变好 ５结语：两种方法之间的差异 （１）方法１是对同一时间、同一条件下的实测值与 额定值这两个量值进行比较．前者是变量，后者是常量， 计算结果是两者在一定条件下的变化百分比 而方法２是 对不同时间、不同条件下的两个实测值进行比较，计算结 果是两个变量在两种条件下的变化百分比按常理，不宜 用方法２做这样的比较，因为说不清楚是什么时间，那种 检验条件对检验结果有较大的影响 （２）检验报告列明所有项目都按照标准１０９５要求 进行检验，而输出电压稳压精度只是ＵＰＳ的二十多个认 证检验项目中的一个方法１中的公式（４）、（５）来自 标准１０９５，判定检验结果有据可依而方法２中公式（６）、 （７）用输出电压实测值Ｘ４作为比较基准（额定值）来计算， 判定检验结果的标准当然不能直接用标准１０９５ 必须先 参照公式（９）进行转换．才能把检验结果写入报告 （３）仅从数值上看，两个方法的检验结果可能有相 同的百分数数值，却可能推算出不同的输出电压幅度变化 范围 例如对 以额定值２２０Ｖ计算的稳压精度检验结果１％．输出 电压的变化范围是： （２２０－２２０ １％．２２０＋２２０ １％） （１１） 圆 以Ｘ４为额定值计算的稳压精度检验结果１％．输出 圆 圆 电压的变化范围是： 圆 （Ｘ４一Ｘ４ １％．Ｘ４＋Ｘ４ １％） （１２） 所以，把检验结果告知客户时，应该同时告知所用的 额定值是２２０，还是Ｘ４及其检验条件 （４）标准１０９５规定只需在两组相对较严酷又极端 的检验条件下检验输出电压的稳压精度，这样已可计算得 到ＵＰＳ输出电压幅度所可能有的最大的变化范围 实际 上其他工作条件．尤其是ＵＰＳ输入输出电压都是额定值 时，这是ＵＰＳ的一般常态工作状况，而且Ｂ，Ｉ－￣０都在被监 测中 一旦输入电压到了上下限边界点，已是市电接近供 电故障临界点了，ＵＰＳ一边维持输出电压的稳定，一边 准备改变对负载的供电方式方法２中，由公式（８）可见． 人为定义实测值Ｘ４（又是额定值）数据点的相对误差永 远是零．是不妥当的 （５）现在国内厂家把ＵＰＳ销往全世界，各国的电 器工作电压不一样，比如１１ＯＶ，２３０Ｖ等，在产品设计 阶段ＵＰＳ的输出电压额定值（标称值）就已确定下来， 它是电器内部电路控制电压稳定输出范围的中心值．批量 生产的同类型产品的额定值是相同的 在成品检验现场定 （下转第２８页） １ ３ ２０１７ ０３・广东通信技术 通信热点 ＯＥＩＡ ａｎｄ ＭＧＶＩＡ（ａ）ａｎｄ ＭＧＶＩ Ａ《ｂ ●● 出近１ｄＢ；倍增组值改进算法（二）和倍增组值改进算法 啄始信号 （一）的计算量很近似，运算效率高，都属于快速处理法； 从误码角度来讲，当ＳＮＲ较低的情况下，倍增组值改进 算法（二）和原信号的误码性能相近似，例如在ＳＮＲ＝６ ｄＢ时，相差只有Ｏ．００８９，而限幅法和原信号相比却有 … 一｜ｌ —ｅ一 优琏代算Ｉ丰 ＿十倍增组值改进算注（】 １ — 一倍增组值改进算法（＝｝ ： 《 凸＿ ＾ １．。 ｜ 八 ！ ｌ ：Ｉ… 、 …： 、 ０．０３４２９的差别 一凸－ 《 ‘一 ｕ＿ ０ ｏ ｏ ●＾１● ｛璧 Ｉ：； 、 ｝ 、 ｌ｛ 托７ ７８ Ｙ ０ ００１ ．． ．． ．．． ４小结 倍增组值改进算法（二）的误码性能和倍增组值改进 算法（一）的误码性能相比有较少损失，但对系统性能影 ｜ １０ 响可以忽略不计，在峰均比抑制效果方面却有较大的提高； 总体上来讲，倍增组值改进算法（二）比倍增组值改进算 ６ ７ ｘ ８ ５４４ ｘ：８６５３ ．ＰＡＰＲ０［ｄＢ１ 、 ．０ ０ｏｆ Ｙ。０．００１ 法（一）更加优越，这在实践中得到证明 图６次优迭代算法和倍增组值改进算法（一）、（二） 降峰均比性能曲线 参考文献 １ 何维武，冯辉，谭淇文，徐闯、基于部分传输序列技牲降 Ｃｌｉｐｐｉｎｇ Ａｎｄ ＭＧＶＩＡ（ｂ 圆 圆 圆 圆 ＯＦＤＭ系统ＰＡＰＲ的改进算法，广东通信技术，２０１６ ２ ２ Ｈｏｕ Ｊｔｍ，Ｇｅ Ｊｉａｎ—ｈｕａ，ａｎｄ Ｌｉ Ｊｉｎｇ Ｐｅａｋ—ｔｏ—ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＯＦＤＭ ｓｉｇｎａｌｓ ｕｓｉｎｇ ＰＴＳ ｓｃｈｅｍｅ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ２０１１，５７（一）：１４３—１４８ ３ 汪裕民ＯＦＤＭ关键技术与应用北京：机械工业出版社 ２００７．１ ４ 佟学俭，罗涛、ＯＦＤＭ移动通信技术原理与应用、北京：人 民邮电出版社，２００３ ５ 李恩玉，杨士中，吴皓成．一种基于ＰＴＳ技水降低ＯＦＤＭ 系统峰均比的改进算［Ｊ］．电子与信息学报 ２０１Ｉ，３３（１０）： １２ ２５１ｌ一２５１５ 图７倍增组值改进算法（二）、限幅法、 原信号的ＢＥＲＳＮＲ仿真曲线 —６ 鲍文彬．ＯＦＤＭ系统中降低峰均比的改进联合算法［Ｊ］．通信 技术，２０１１，４４（１０１：４４．４８ （收稿日期：２０１７．０２—１３） ＿－＿——一…——一…——一－●－一－＿＿——一…——＿＿＿一●—一＿＿—一——一＿——一●——一●——一－——一●一 。——一＿——一…●—一＿＿－……－＿一＿——一●——一＿——一＿——＿＿＿…（上接第１３页） 的额定值Ｘ４却是随工作环境、检验条件变化而变化的实 测值 难以想象ＵＰＳ在设计生产过程中，会用未知的， 参考文献 １ ＹＤ厂ｒ １０９５—２００８ 通信用不间断电源一ＵＰＳ）） 未来受工作环境、检验条件影响的一个量值Ｘ４做输出电 压控制基准．所以说，Ｘ４不可能是额定值 ２８ 收稿日期：２０１７—０２—１４）