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最大电流均流技术及应用
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机房UPS供电零地电压问题的解决
　　随着计算机技术的发展，计算机内部芯片的工作电压越来越低，能耗越来越小。为了服务器正常工作需要，如：IBM、HP、SUN等厂家的新型服务器对UPS输出零地电压提出了更高要求：Vn-g & 1V。如果现场零地电压达不到要求，服务器厂家工程师往往拒绝上电开机。
首先分析一下零地电压产生的原理：
零线电压Vn=In ′ Zn In为零线电流
零线电抗Zn=ρ×L÷S ρ为导线电导率，L为线长，S为导线截面积
　　如果In=60A、Zn=0.1欧姆，Vn将为6V。
　　在高频谐波下，导线之间不在是一个纯电组性元件，而是一个集电感、电容、电阻为一体的混合体，如下图所示：
　　其中感抗为XL= 2p f C，容抗为Xc=1/2p f C
　　因为线间存在耦合电感和电容，高次谐波将在零线、地线产生一定的高频电流。也可能抬升零地电压。
分析了零地电压产生的原理，就可以找到解决方法：
<FONT color=#、缩短零线长度，增大零线截面积可减小零线电抗，从而将低零地电压
　　此种方法解决方案的优点是效果明显，从零线电抗计算公式Zn=ρ×L÷S看，当线长L减小，导线载面积增大，Zn随之减小，零地电压也同时降低。但受到现场实际情况限制，不太容易实现。需在机房初期设计阶段充分考虑，否则很难更改。
<FONT color=#、 对于双变换真在线的UPS，当逆变器工作时，UPS输入端零线电流理论上应该为零。但由于机房输入配电柜内所有的电缆走的都是大电流，这些电流包括UPS，机房的逆变器，本楼层的照明，空调，等等。每一根电缆都含有大量的电磁干扰，所有的这些电缆被捆扎在一起走长线，使得这些高频干扰互相串扰，高频干扰电流在零线、地线上流过带来了零地之间的压降。从测试波形上看零地之间的高频成分呈非固定频率的杂波，也可以反映干扰为多种设备电流的电磁骚扰叠加。
下图为在某机房实测的UPS输出零地电压波形
　　将UPS的火线和零线、地线分开走线，两者的距离应该保证在20cm以上，最好能做到40cm。其他动力电缆也应该远离UPS零线。
　　如现场施工不能分开，零线和地线可考虑用铠装屏蔽电缆，可达到同样效果。
　　这种解决方案的优点是可以不增加任何成本，由距离的增加来有效的衰减高频骚扰，消除零线高频电流的产生，从而达到了降低零地电压的目的。但是风险是只能降低零地电压，随着输入电压的变化，负载的变化，或者机房内任何配置的改变，电磁干扰环境可能随之改变，零地电压也可能漂移，不能做到彻底解决问题。
<FONT color=#、 UPS负载端加隔离变压器，并将隔离后的零线接地。
　　这种解决方案的优点在于能够非常有效的解决负载端零地电压问题。因为隔离后的零线接地，可以保证负载的零地电压趋近于零。隔离变压器是一个非常成熟的产品，品种全，可以满足各种功率等级的要求，供货周期短，价格低廉，而且安全可靠，无风险。目前计算机机房用户多采用这种配电方式。
　　精密配电中心（PPC）集输出配电系统和双屏蔽隔离变压器于一体，是解决零地电压问题的最优选择。
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京ICP备 技术支持：百途力山各种电压电流采样电路设计69-第2页
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各种电压电流采样电路设计69-2
模干扰，在交流输入侧并联了两个电容C；由于CHV-50P的输入额定电流In2为50mA；Ru2=2V50mA=40Ω(2.3)；由于电阻Ru2消耗功率比较小，电阻Ru2选择上对；由于电压电流的检测点就是STATCOM接入电网的；1.2.2常用交流电压采样电路2；此三相电压采样电路包括信号放大电路，二阶滤波电路；交流信号放大电路见图2-8所示；交流信号放大电路
　模干扰，在交流输入侧并联了两个电容C。当然为了更好地消除这些干扰，可以在电压变换电路之前再加隔离变压器，那么电阻Ru1的选择就要对应于经过隔离变压器后电压的改变而改变。由于CHV-50P的输入额定电流In2为50mA，为了ADMC40l的A/D转换通道检测，必须把输出电流转换为电压，所以在电压传感器的输出侧串联了电阻Ru2。ADMC401的A/D转换通道检测电压范围-2V~+2V，则Ru2=2V50mA=40Ω
(2.3)由于电阻Ru2消耗功率比较小，电阻Ru2选择上对功率没有特殊的要求。 b.滤波补偿电路由于电压电流的检测点就是STATCOM接入电网的同一点，其谐波干扰还是比较大的滤波补偿电路。，那么三相电压电流经过各自的转换电路后必须进入了滤波补偿电路包含两部分:一部分为RC滤波，另一部分为相位补偿，如图上图中所示[5]。1.2.2常用交流电压采样电路2此三相电压采样电路包括信号放大电路，二阶滤波电路，单极性转换电路。 a.信号放大电路交流信号放大电路见图2-8所示。本设计采用的互感器为国内最新的高精度电压互感器(SPT204A)。其中SPT204A实际上是一款毫安级精密电压互感器，输入额定电流为2mA，额定输出电流为2mA，线性范围±10mA，非线性度&0.1%，相移经过补偿后小于5’。SCT254AZ是一款毫安级精密电流互感器，输入额定电流为5A，额定输出电流为2.5mA，线性范围0~20A，非线性度小于0.1%，相移经过补偿后小于5’。由于该电压传感器采用的为1:1电流变电流型，所以要在电压互感器前面加R1，将电压信号转变为电流信号，而电流互感器就不需要加电阻R1。这样电压互感器副边输出为电流信号，这与电流互感器副边输出信号相似。交流信号放大电路工作原理可由下式表示:错误！未找到引用源。
(2.4) 通过R2将传感器输出的电流信号转变为电压信号 图2-8 信号放大电路b.二阶滤波电路图2-9为二阶滤波电路，截至频率为2.5KHz。 图2-9 二阶滤波电路c.单极性转换电路由于设计采用的DSP自带的AD，其采样要求输入信号为0~3.3V，故接入其引脚的信号电压也不能超过3.3V所以必须对放大电路给出的双极性信号做进一步处理。单极性转换电路如下图2-10所示[6]。 图2-10 单极性转换电路1.2.3常用交流电压采样电路3交流电压变送器以0～5 V的交流电压作为输出信号。因TMS320F2812的A/D输入信号范围为0～3 V．因此必须添加合适的调理电路以满足A/D输入的要求。交流电压调理电路见图2-11，由图可知该电路由3部分组成：第1部分为射极跟随器．以提高电路的输入阻抗：第2部分是电压偏移电路：第3部分为箝位限幅电路，以保证输出电压信号在0～3 V，满足TMS320F2812的A/D输入信号范围[7]。 图2-11 交流电压信号调理电路1.2.4常用交流电压采样电路4系统电压经过相应的传感器后，统一变换为适当幅值的电压信号，经调理电路后，进行A/D转换。图2-12为采样电路原理图。 图2-12 系统电压的采样电路从图2-12可知，系统输出电压的采样电路由四部分组成，第一部分是由LF353的运放构成的电压跟随器，R131和C109是为了抑制干扰。第二部分为电平抬升电路，将围绕零电平波动的信号提升为单极性信号，第三部分进行跟随，第四部分为进入A/D前的保护部分，防止信号异常导致DSP芯片损坏[4]。1.2.5常用交流电压采样电路5相电压检测电路如图2-13所示，该电路采用了运算放大器加电压跟随器的方式，电压跟随器起到了隔离作用，以便在A/D入口前进行阻抗匹配。在A/D入口端采用二极管钳位，防止A/D输入电压越界。来自检测通道的电压互感器的电流号经运算放大器转换为电压信号后经电压平移后将交流量信号转换为0~3.3V的单极性电压信号接入DSP的A/D通道引脚[8]。 图2-13 相电压采样电路1.3 常用交流电流采样电路及其特点1.3.1常见交流电流采样电路1a.电流转换电路图2-14电流转换电路，其中CT为霍尔电流传感器DT50-P，它的性能也稳定可靠，易于安装。如何选择电阻R比较简单，可以参考上面交流电压转换电路，这里就不再赘述。 图2-14 交流信号采样电路 图2-15 电流转换电路b.滤波补偿电路由于电压电流的检测点就是STATCOM接入电网的同一点，其谐波干扰还是比较大的滤波补偿电路。那么三相电压电流经过各自的转换电路后必须进入了滤波补偿电路包含两部分:一部分为RC滤波，另一部分为相位补偿，如图2-16所示。 [5]包含各类专业文献、高等教育、应用写作文书、中学教育、各类资格考试、专业论文、外语学习资料、文学作品欣赏、幼儿教育、小学教育、行业资料、生活休闲娱乐、各种电压电流采样电路设计69等内容。　
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