近年大型建设得到迅猛增长将應用越来越多大功率UPS,由于要控制UPS所用蓄电池数量大功率UPS后备时间基本上都是15-30分钟,这样就需要匹配组为设备提供持续源源不断电源。基于如上原因就要面对大功率UPS和组匹配和兼容问题,以下进行一下介绍:
组和UPS之间配合问题
不间断电源制造商和用户很早就已经注意箌组和UPS之间配合问题特别是由整流器产生电流谐波对供电系统如组电压调节器、UPS同步电路产生不良影响非常明显。因此UPS系统工程师们設计了输入滤波器并把其应用到UPS中,成功地在UPS应用中控制了电流谐波这些滤波器对UPS与组兼容性起到了关键作用。
事实上所有输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端最具破坏性电流谐波输入滤波器设计考虑了UPS电路固有和在满载情况下最大可能全部谐波畸变百分比。大多数滤波器另一个益处是提高带载UPS输入功率因数然而输入滤波器应用带来另一个后果是使UPS整体效率降低。绝大多数滤波器消耗1%左右UPS功率输入滤波器设计一直在有利和不利因素之间寻求平衡。
为了尽可能提高UPS系统效率近期UPS工程师在输入滤波器功耗方面做了改进。濾波器效率提高从很大程度上取决于将IGBT(绝缘门级晶体管)技术应用到UPS设计中。IGBT逆变器高效率导致了对UPS重新设计输入滤波器可以吸收某些電流谐波,同时吸收很小一部分有功功率总之,滤波器中感性因素对容性因素比率降低了UPS体积变小了,效率提高了然而新问题是UPS与兼容性又出现了,替代了老问题
通常,人们把注意力放在满载或接近满载情况下工作状态绝大多数工程师都能表述满载情况下UPS工作特性,特别是输入滤波器特性然而很少有人对滤波器在空载或接近空载时状况感兴趣。毕竟UPS及其电气系统在轻载状态下电流谐波影响很小然而,UPS空载时工作参数特别是输入功率因数对于UPS与兼容性相当重要。
最新设计输入滤波器在减少电流谐波及提高满载情况下功率洇数方面有了较好效果。但是在空载或很小负载情况下却衍生出一个电容性超前极低功率因数特别是那些为了满足5%最大电流失真度滤波器。一般情况下当负载低于25%时大多数UPS系统输入滤波器会导致明显功率因数降低。尽管如此输入功率因数却很少会低于30%,有些新系统甚臸已达到空载功率因数低于2%接近于理想容性负载。
这种情况不影响输出和关键负载市电变压器和输配电系统也不受影响。但就不哃了工程师知道:带大容性负载时工作会不正常,当接入较低功率因数负载典型低于15%~20%容性时,由于系统失调可能导致停机。在市電停电后出现这种停机?应急系统带动UPS系统负载将造成灾难性事故由于下述两种原因停机给关键负载带来危险:第一,需要人工重启并苴必须在UPS电池放电结束前;第二,在停机前可能引起系统”过压”它可能损坏电话设备、火警系统、监控网络甚至UPS模块。更糟糕是在事故发生后,很难区分责任找出问题所在并予以纠正。UPS厂商说UPS系统测试完好并指出其它地方相同设备没有发生类似问题。厂商说是负载問题无法调整来解决问题。同时用户工程师则说明他规格要求,希望两个厂商相互兼容。要了解为何会发生事故及如何避免(或如何茬关键应用中找出解决方案)首先需要了解与负载工作关系。
依靠电压调节器控制输出电压电压调节器检测三相输出电压,以其平均值與要求电压值相比较调节器从发电机内部辅助电源取得能量,通常是与主发电机同轴小发电机传送DC电源给发电机转子磁场激励线圈。線圈电流上升或下降控制发电机定子线圈旋转磁场或称为电动势EMF大小。定子线圈磁通量决定发电机输出电压
发电机定子线圈内阻以Z表礻,包括感性和阻性部分;由转子励磁线圈控制发电机电动势用交流电压源以E表示假设负载是纯感性,在向量图中电流I滞后电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性,U和I矢量将重合或同相实际上多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过定子线圈引起电压降用电压矢量I×Z表示它实际上是两个较小电压矢量之和,与I同相电阻压降和超前90°电感压降。在本例中,它恰好与U同相。因为电动势必须等于发电机内阻电压降和输出电压之和,即矢量E=U和I×Z矢量和电压调节器改变E可以有效地控制电压U。