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http://www.cps800.com/company/companyinfo_409.htm 北京普瑞电源设备有限公司 联系人：许维中 先生 电 话： 010-62573560 传 真： 010-62543547 电子信箱： wilson-xo@263.net 通信地址： 北京市中关村东路95号（邮编：100080）

http://www2.ccw.com.cn/1994/27/129298.shtml
〔转帖〕高精尖电子设备与交流供电的品质 
许维中 

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一、现代科技要求重视交流供电的品质
近代电子技术已基本上实现了从模拟到数字的过渡。无论在计算机、程控系统、自动
化领域，还是精密仪器、通信、广播电视、医疗设备等方面均越来越“数字化”。更快的
信息处理速度，极高的精度，良好的可靠性，使电子技术的应用范围迅速扩展到科技、工
农业、商业、金融、医院以至家庭。
数字设备的核心部件是超大规模集成电路，传送和处理二进制的脉冲信号。设备中不
可缺少的直流电源部分也发生了许多变化和进步。
ａ．直流供电电压更低了，目前大都为５伏。随着集成度的进一步提高，不久以后可
能会降到３伏。供电电压的变低，对电源中可能出现的浪涌和脉冲干扰将更为敏感。美国
ＤＥＣ公司规定５伏直流供电中不能出现０．４伏以上的任何脉动干扰。
ｂ．开关电源得到了广泛应用。为增加功率密度，其工作频率也从数十千赫向兆赫向
发展。然而，开关电源和传统的线性电源不同，输入端为直接整流电路而不是具有隔离作
用的电源变压器。若设备或交流供电系统缺乏设计周到、结构考究的接地系统，则存在于
交流供电“中”线和设备地线之间的共模干扰将易于进入系统，影响正常工作。其次，开
关电源工作频率高，直流输出端的整流电容容量较小，交流供电“火”线和“中”线之间
的常模干扰也可能通过分布电感或分布电容的耦合而窜入直流电源。再则，实际使用表明
交流供电中的浪涌以及雷电感应等往往更易使开关电不原受到损坏。
因而，越是精密而贵重的现代电子设备，越应重视交流供电的品质，才能保证正常、
安全、可靠地长期运行，而不致发生故障和损坏。世界上许多制造商均有严格的场地供电
标准，以美国ＨＰ公司为例：
①交流供电电压的允许范围（指慢变化）：
２２０Ｖ＋５％，＿１０％；
②供电电压的脉动范围
浪涌 ＋１０％，下陷＿２０％，脉动持续期均不得超过５０ｍｓ。
③常模干扰脉冲电压值≤１００Ｖ［ｐｐ］，共模干扰电压值≤５Ｖ［，Ｐ－Ｐ］
。
④电源频率：５０Ｈｚ±２％。
⑤电源波形失真≤５％，无明显的突起或凹陷缺口。
实际上，交流供电的品质在许多工控、数控系统中尤为重要，因为其最终受控部件往
往是大功率设备，起动、停止或改变运行状态时，常造成交流供电负载的大幅度脉动，出
现浪涌、凹陷等暂态过程并伴随着各种频谱的干扰。如不注意或处理不当，将由于交流供
电的内阻和漏感的耦合、反馈到自动控制系统的前端各环节，使系统失去稳定，不能正常
运行。
二、交流供电的品质到底如何
我国是发展中的国家，对交流供电的品质还缺乏全面、定量，系统的研究和分析。总
体上看，存在电力欠缺、电网不尽合理、供电线路不够规范、电源内阻偏高、地线系统未
得到应有的重视等问题。供电电压地区差别大，昼夜不同等现象与发达国家相比存在着较
大的差距，而且也不大可能在近期得到全面和彻底的解决。
据笔者在美国工作和生活中掌握的资料以及实地了解，美国供电设旋相当规范。即使
属于家庭供电，均有标准化的配电箱，功率容量为１２～２４千瓦，具有独立的地线系统
（导线截面积不小于１００ｍｍ［２］）。工厂或办公室则标准还要高。供电电压的波动
基本上不超过±５％。即使如比，在美国供电品质问题亦依然存在，并使计算机和精密设
备工作失常和损坏。美国ＩＢＭ公司曾在２９个不同地点用两年时间进行了供电品质的监
测、评论和分析。现简介如下：
供电品质的问题分类：
ａ．尖峰电压
统计表明，尖峰电压若超过交流标称值的２５％，就可能使计算机功能失常或造成损
坏。对２２０伏５０Ｈｚ供电系统，尖峰电压不得超过７５Ｖ［，ｐ－ｐ］。
ｂ．衰减振荡式干扰电压
经常发生于供电部门功率因素角补偿电容器的切换，或线路上感性和容性负截的通断
。如果干扰电压超过交流标称值的１５％，即会造成功能失常。其临界值为４５Ｖ［，ｐ
－ｐ］。　
ｃ．过压、欠压、浪涌、凹陷
过压、欠压，通常指供电电压的慢变化。浪涌、凹陷表示快速脉动。
任何负载的变化，供电的突然切断或接通，电力系统发生事故等均会发生问题。在供
电能力不足，配电系统不合理，内阻大等情况下，尤为严重。统计表明过压、欠压大于标
称值的±１０％，就可能工作失常或影响设备的使用寿命。浪涌、凹陷一旦超过±２０％
，也容易造成损坏。
ｄ．波形失真
供电电压波形失真在５％以内，不会有明显影响。即使达到１０％也不致影响计算机
的工作。然而波形上不能有明显的缺口或突起，更要避免出现半周以上瞬时断电的缺周波
现象，以免引起误判、误操作。
ｅ．电源频率
绝大多数设备电源频率的容差为±２％，这对大电网供电系统应不成问题。若为自发
电系统则应予以注意。
以下为美国ＩＢＭ公司提供的电源事故统计表。估计我国的实际情况会更严重，值得
引起专业工作者和管理、使用部门的重视和注意。
交流供电品质的改善，单靠供电部门是不够的，充其量只能做到尽量不停电，压低电
压波动范围，稳定频率。较彻底的解决途径是在电网和用电设备之间，插入一个二次供电
装置、实现局部高品质的交流供电环境。
三、不间断供电ＵＰＳ的选择
大型计算中心等不允许停电的场所，采用高质量的在线式ＵＰＳ可以保证交流供电的
品质。不论是电池供电还是市电供电，计算机均由ＵＰＳ内的逆变器产生稳压；稳频、净
化的交流电能供电能供给计算机运作。
但是，在线式ＵＰＳ较复杂，价格昂贵，维护费用也较高。从实用角度看，
可以维持数小时工作的长时间ＵＰＳ比只能支持几分种的在线式ＵＰＳ价值要大得多。因
为前者从某种意义上讲是难以取代的，而后者与后备式ＵＰＳ相比只具有市电供电的期间
净化功能较强、市电和电池供电转换间隙更短这两方面的优势，从性能价格比来看并不特
别有利。还有更加简便、可靠的方案供选择。 后备式ＵＰＳ由于价格低廉，在小型计
算机房使用相当广泛。一旦停电由电池供电，保护硬盘不受损伤，使工作人员有时间完成
关机程序。免除丢失宝贵的数据和信息的危险。
然而，用户必须明确，后备式ＵＰＳ虽常表明市电供电时具有稳压和抗干扰能力。但
实际上稳压范围不大，反应速度慢，难以抑制浪涌等快速脉动；抗干扰能力由低通滤波器
来实现，只对高频谱干扰有些作用，而对更常见的、破坏性较大的低频谱干扰（１００微
秒左右）无能为力。总之，在供电条件比较恶劣的地方，单使用后备式ＵＰＳ，市电供电
期间并不能真正从本质上改善交流供电的品质，起不到对计算机提供妥善保护的作用。
四、交流稳压电源的性能价格比
改善交流供电品质的有效方法是采用高质量的交流稳压电源。但是，市场上交流电源
品种各异，性能差别很大，价格上下悬殊。如何根据实际的需要，正确地进行选择，往往
使人困惑。而且据我们了解，国内市场上流行的交流电源品种和美国以及西欧的主流电源
类型也存在着明显的不同。国内除陈旧的６１４型的外，调压器式的“全自动交流稳压电
源”、正弦能量分配式的“交流净化稳压电源”使用相当广泛。
在美国，只有两种基本类型。其一，由逻辑电路控制固体继电器切换变压器抽头的阶
跃式调压交流电源。反应速度为１周，效率高达９５～９８％，适用于大功率的场所。也
可进一步与初次级间漏感和分布电容均做得极小的“超级隔离变压器”结合，抑制共模干
扰和高频谐波的常模干扰，达到净化的目的。其二，为适应大范围的输入电压波动，更高
的净能力，可靠性极佳的需求，则 采用和国内称为“交流参数稳压电源”原理相近的“
铁磁共振式交流电源”。
因此，必须首先弄清楚不同种类交流稳压电源的原理和性能；看看各自在哪些方面有
助于改善交流供电的品质？然后，根据实际的供电环境和存在的问题，以及电设备的贵重
程度或要求，在保证最佳性能价格比的前提下，作出正确而合理的选择。
为了增进了解和说明问题，我们对市售有代表性的交流稳电源和后备式ＵＰＳ，在实
测结果的基础上进行讨论和评价，供大家参考。
现就下表中的某些项目作简要的说明：
表一 (499113B1.PCX)
表二 (499113B2.PCX)
①轻载自动扩展能力——指当实际负载小于电源的标称值时，电源能否自动扩展输入
电压的允许波动范围？因为绝大多数情况下，电源均处于非满载工作状态，若电源有此能
力，则说明此类电源可工作于输入电压波动超过标称值的恶劣环境中。
不同类型交流电源测试及性能评价表
②输入不正常高电压（通常指大于２６４伏）电源承受能力——指当输电线路、变电
站进行调压、调相或发生故障等情况下，电源对高电压的承受能力。无此能力的电源，当
出现上述非常情况时，将危及昂贵的用电设备和电源本身的安全或无法继续运行。
③输入输出之间的电气隔离度——指出、入两端之间有无电路上的联接？完全隔离表
示两者之间只存在磁场或光电等耦合，因而任一输出端子均可和与地线机接，从而使电源
具有良好的共模干扰抑制能力；并可有效地抗拒雷电干扰脉冲。
④有无机械运行部件——指电源内部有关电机、齿轮、电刷、继电器等部件，通常这
类部件会降低可靠性，增加维护费用。
⑤有无输出过压的可能——当电源发生故障或某部分失效时，从原理上看有无使输出
电压升高的可能性？若可能，则说明此电源在某种情况下，对用电设备是一种不安全因素
。
⑥输出短路时的自适应能力——当输出端存在过载或短路时，电源能否在不损坏元件
，毋需修理的条迹隆白远动恢复正常工作。这对无人值守的设备尤为重要。
五、几点参考意见
现将以上测试结果和性能综合评价表进行说明，并提供一些参考性意见。 １．全
自动交流稳压电源的核心部件为由伺服电机所转动的调压器。反应速度较慢，难以踉踪浪
涌等输入电压的快变化；无净化功能；可靠性也不够高。然而价格低，虽不宜用于计算机
和以数控、程控为基础的精密电子设备，可用于只需克服输入电压慢变化的场所。
２．交流净化稳压电源利用所谓正弦能量分配技术稳定输出电压。其电路与π型低通
滤波器相近。开启电源以后，输入电源线上并联一组大容量的电容器，因而削弱了电源线
上的干扰。但若比较电源输出端和输入端上的干扰电压，则并无明显差别。实测结果表明
，对持续期小于１０μｓ的高频谱干扰比较有效；对长于１００μｓ谱干扰效果不大。我
们曾多次在工厂环境中监测此类电源的净化能力，曾统计到一小时中出现幅度超过１０Ｖ
［，ｐ－ｐ］的干扰脉冲达１２１次之多。而同时受监测的ＨＳＶ系列电源，无任何幅度
超过２．５Ｖ［，ｐ－ｐ］的干扰脉冲，可见其净化能力有限。另一个不足之处是输入电
压的稳定范围较小，通常只有２２０Ｖ＋１０％和１５％，难以胜任输入电压波动超过
此范围的供电环境。
３．后备式ＵＰＳ的情况已进行过讨论。实测结果证明了我们的判断，即在市电供电
条件下，若供电环境比较恶劣，则将不能保证计算机安全可靠地运行。所谓用了后备式Ｕ
ＰＳ即可解决计算机供电问题的说法，是片面的误导。
４．普瑞公司ＨＳＶ系列交流参数电源基于非线性无源四端网络原理，特殊的松耦合
分布式磁路设计，使其在输入电压波动或输出电流变化时，均可由磁性材料的Ｂ－Ｈ特性
的非线性变化，来及时调节大功率无功功率振荡器的参数，完成稳定输出电压，抑制干扰
，校正输入电压波形失真（即使输入失真高达３０％，输出失真≤３％），缺周波补偿等
功能。预期ＭＴＢＦ高达１０万小时以上。
５．我们建议，在不允许停电的场合，可采用将ＨＳＶ系列电源和后备式ＵＰＳ串联
组合的方案。市电供电时由ＨＳＶ系列完成稳压、净化、隔离、抗雷电等功能，保证ＵＰ
Ｓ和计算机的安全运行。停电时ＵＰＳ发挥供电作用，从容完成计算机关机程序。这种组
合方式，性能相当于在线式ＵＰＳ，价格只有其５０％左右。可靠性更高，使用和维护亦
更简便，可谓珠联璧合。
美国电源界认为至少在２０００年以前，还不能预见有何种新型交流电源来打破现有
的交流电源技术的格局而取代之。我们相信，重视交流供电的品质和正确地理解不同交流
电的性能价格比，必将受到有识之士的重视。协助计算机、数控、程控、自动化系统、广
播、电视、通信系统、精密、医疗仪器设备等高科技领域的广大用户，为改善交流供电的
品质，而选择不同的技术手段和设备时，做出全面而正确的判断，这就是本文的基本目的
。


（计算机世界报 1994年 第27期）