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概述:電網對UPS不間斷電源的要求有哪些

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由高頻雙變換串并聯補償電路組成的UPS(Delta變換技術)的輸入電流諧波成分最多也在5%以下,而且與UPS輸出負載的性質無關。
(3)輸入電流的諧波成分
當系統對輸入功率因數限制較嚴格時,還可以與UPS不間斷電源配套使用有源濾波器,它同樣可以在很大的輸入電壓和負載范圍內把輸入功率因數提高到0 99(參看第4章第5節)。
電力部門對用電設備的輸入功率因數是有要求的,特別是大功率用電設備,其輸入功率因數應在0 95以上,當不滿足要求時,就必須配置無源或有源功率因數補償環節和設備。如果叨,S的AC仍C變換器由6脈沖整流改為12脈沖整流,并配置相應的電感電容濾波環節,可將這類UPS的輸入功率因數在設計額定負載時提高到0 95以上,但整機成本要增加20%左右。當叨?S輸出負載量低于設計額定值時,其濾波功能就要明顯地降低,而且當輸入電壓波形失真過大時,可能會引起輸入濾波環節的振蕩,危及UPS主機和電網的安全。
各種電路結構形式的UPS的輸入功率因數也不同,后備式和線交互式UPS的輸入功率因數等于UPS輸出負載的功率因數。當市電正常時,它們的調壓環節不具備功率因數調控功能,但它本身也不對電網增加功率因數的失真。傳統雙轉換式UPS的輸入端AC仍C變換器是可控整流濾波電路,由于高次諧波的影響,其輸入功率因數很低,滿載時只有0 8左右,而且與皿?S輸出負載的性質無關。在輸入端配置了12脈沖整流環節和1I次濾波器的UPS,在滿負荷情況下輸入功率因數可提高到0 95,在輸入端采用了高頻整流PFC(高頻機)的傳統雙轉換式UPS以及由高頻變換串并聯補償電路構成的UPS(Delb變換技術,它的串聯變換器是一個理想的正弦波電流源,實際上等效為一個典型的功率因數校正電路),輸入功率因數都很高,在很大的輸入電壓和負載范圍內都可達到0 99,而且與UPS輸出負載性質無關。
UPS作為供電系統的一個重要環節,同時又是電網的負載,因此與其他負載一樣,它的輸入功率因數同樣是衡量它是否對電網形成在污染的一項重要的電性能指標。輸入功率因數低,就意味著它在從電網吸收有功功率的同時,還要吸收較多的無功功率,其結果是增大系統的配置容量,影響系統的供電質量,降低UPS的工作效率,增大UPS系統的運行成本。如果配置一臺輸入功率因數為0 8,輸入功率為lOOk諷的UPS,在UPS輸出滿負荷的情況下,叨冶要從電網吸收8OkW的有功功率,同時還要吸收6OkW吹的無功功率,那么就需要對該系統配備至少150k諷的用電容量。如果用柴油發電機供電,就需要2一4倍容量的柴油發電機系統,當然配電設備(開關、變壓器和傳輸等)的容量和成本也要大幅度地增加。
(2)1UPS輸入功率因數
基于以上原因,對于那些電網電壓波動范圍過大的地區,最好在UPS前級配置適當的交流穩壓設備。
UPS廠商提出的可靠性指標肋朋F@實際上是包括轉靜態旁路供電的,叨?S不能轉旁路時,其可靠性指標要低得多,例如帶轉旁路功能的UPS的MTBF值是10萬小時,當該UPS不能轉旁路時,其M朋F值通常只有3萬小時左右。
對于大功率UPS,電池充電電壓直接取自整流器輸出的直流母線電壓,當電網輸入電壓過低時,就無法保證向電池提供足夠的浮充電壓,電池實際上處在放電狀態,因此就不能保證有足夠的儲各能量。當電網發生故障轉電池逆變工作狀態時,也就不能保證所需要的不停電備用時間。
特別應該提示的是,當輸入電壓處于上下極限值時,例如超過士10%,UPS就會失去轉旁路運行的功能。其原因是,為了確保UPS在執行主交流市電逆變供電和市電旁路供電的相互轉換過程中對負載的供電不會出現中斷,兩種輸出方式在轉換過程中是存在供電重疊時間的,如果市電電壓過低或者過高,就會在UPS逆變輸出與旁路輸出之間出現過大的電壓差而產生過大的環流,這會損傷逆變器并對系統形成干擾,所以UPS通常把轉旁路時的輸入電壓范圍限定在兵士10%,這也是負載通常所能接受的電壓范圍。對于一個允許輸入電壓范圍在士20%一士30%的UPS,當輸入電壓幅值超過士10%時會失去轉旁路的功能,進入系統異常運行狀態。在這種情況下,一且負載過載、逆變器故障或者機內環境溫度過高,UPS就執行"自動關機"操作,使負載供電中斷;或者執行有間隙的轉市電旁路供電,即先斷開逆變器輸出,再接通市電旁路開關,使負載供電中斷時間在100ms以上,并且在轉換前后出現電壓幅值的突變,這顯然是負載所不允許的。
當市電輸入電壓幅值接近輸入電壓額定幅值時,UPS不間斷電源的整流器(特別是PFC高頻整流器)和逆變器都工作在設計最佳狀態,而輸入市電電壓過高和過低時,都會加大整流器的負擔,UPS設計時應充分考慮到市電偏差極限時整流器和逆變器的功率余量(包括功率管的電壓電流容量、電容器的容量和耐壓、輸入斷路器的電流限值和導線容量等)。當輸入電壓范圍過大時,成本必然會大大提高,況且即使有足夠的功率余量,當UPS工作在輸入電壓偏差極限時,因工作狀態的惡化,UPS的運行效率和可靠性以及使用壽命等也會明顯降低。
電網電壓幅值的實際變化范圍隨電網供電容量的大小、輸配電設備質量的好壞、用電負載量的大小等條件的不同而有很大的差別。在供電條件較好的城市和工業區,變化范圍通常限制在士15%左右,而在供電條件較差的農村和邊遠地區,變化范圍要大得多,有時甚至達到20%一30%。通常人們認為UPS的輸入電壓范圍越大越好,這樣可以在市電電壓波動時減少UPS轉換到電池供電的次數,延長電池壽命,但輸入電壓范圍過大時,也會提高UPS成本并降低運行效率及可靠性。
當電網電壓幅值的變化范圍超過UPS的設計值時,與負載過載一樣,UPS變換器進入超常工作范圍,必須轉電池逆變工作狀態。此范圍的設計值越大,在電網電壓幅值變化的過程中,UPS轉換到電池逆變工作的次數就越少,電池就有更多的時間處在容量充足的備用狀態,一旦電網電壓大幅度跌落或者供電中斷時,UPS才能有效地發揮不停電供電的功能。
這是一項能代表UPS性能優劣、產品說明書中必須明確的重要電性能指標,它代表著UPS變換器對輸入電壓偏離正常值時的調控能力,同時也可反映UPS的輸出容量和容量余量。
(1)容許電網電壓幅值變化的范圍
對電網環境的適應能力是UPS設備最重要的功能,是它能否推廣使用的首要因素,在這方面的電性能指標主要有以下兒個。
UPS對電網環境的適應能力。

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