UPS標(biāo)準(zhǔn)中功率因數(shù)的概念

由信息產(chǎn)業(yè)部制定的UPS通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YD／T1095－2000通信用不間斷電源DDUPS》中有兩處與功率因數(shù)有關(guān)的概念，即輸入功率因數(shù)和輸出功率因數(shù)。

在1987年《GB7260－87不間斷電源設(shè)備》標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)“負(fù)載功率因數(shù)”有如下定義：理想正弦波電壓情況下，有功功率對(duì)視在功率之比。并在之后的技術(shù)要求中規(guī)定，在正弦波條件下，負(fù)載功率因數(shù)為0.7～0.9（滯后），額定為0.9。

在1993年《GB／T14715－93信息技術(shù)設(shè)備用不間斷電源通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)中也提出了負(fù)載功率因數(shù)的概念，并在術(shù)語部分做出與1987年標(biāo)準(zhǔn)相同的解釋。但在之后的技術(shù)要求中，負(fù)載功率因數(shù)的指標(biāo)定為0.8。
　　
這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，“UPS功率因數(shù)”的概念還沒有出現(xiàn)，只對(duì)UPS負(fù)載的功率因數(shù)提出了不同的要求。這可能和當(dāng)時(shí)UPS的應(yīng)用不多，國(guó)內(nèi)對(duì)UPS的各項(xiàng)技術(shù)掌握不夠全面有關(guān)。
　　
UPS作為供電系統(tǒng)中的中間環(huán)節(jié)，它本身具有雙重性格：對(duì)于上一級(jí)供電設(shè)備（電網(wǎng)），它是一個(gè)交流負(fù)載；而對(duì)于下一級(jí)負(fù)載，它是一個(gè)交流電源，是電網(wǎng)的一部分。
　　
如果把UPS與UPS的負(fù)載當(dāng)成一個(gè)整體，作為上一級(jí)電網(wǎng)的交流負(fù)載出現(xiàn)時(shí)，它的功率因數(shù)由兩部分決定：UPS負(fù)載的功率因數(shù)和UPS的電路結(jié)構(gòu)形式。這時(shí)的功率因數(shù)，我們現(xiàn)在叫做“UPS輸入功率因數(shù)”。后備式和在線互動(dòng)式UPS的輸入功率因數(shù)等于UPS輸出負(fù)載的功率因數(shù)，他們本身不產(chǎn)生附加的功率因數(shù)失真。傳統(tǒng)雙變換在線式UPS由于輸入側(cè)的變換器是整流濾波電路，它的輸入功率因數(shù)較低，小于0.8，并且和UPS輸出端的負(fù)載性質(zhì)無關(guān)。雙變換式UPS附加有源功率因數(shù)校正電路（PFC）后，輸入功率因數(shù)可達(dá)0.99，且不受UPS輸出端負(fù)載性質(zhì)影響。

在2001年《YD／T1095－2000通信用不間斷電源DDUPS》標(biāo)準(zhǔn)中，使用了輸入功率因數(shù)的概念，在電氣性能技術(shù)要求中，分三個(gè)等級(jí)分別給出了指標(biāo)，并提出了試驗(yàn)方法。

另一個(gè)概念，“輸出功率因數(shù)”也出現(xiàn)了在電氣性能技術(shù)要求中給出指標(biāo)：輸出功率因數(shù)≤0.8。并在輸出功率因數(shù)的試驗(yàn)方法中提到：“調(diào)節(jié)非線性負(fù)載的輸入功率因數(shù)在小范圍內(nèi)變化，由電力多功能分析儀測(cè)得非線性負(fù)載的輸入功率因數(shù)應(yīng)符合技術(shù)要求的規(guī)定，并使得UPS輸出達(dá)到額定容量，UPS能正常工作。”顯然在這里測(cè)得的數(shù)據(jù)是UPS負(fù)載的功率因數(shù)，這個(gè)數(shù)據(jù)的范圍是用來衡量UPS輸出能力大小的。
　　
首先，功率因數(shù)這個(gè)概念是針對(duì)負(fù)載而言的，非線性負(fù)載中，電流和電壓出現(xiàn)相位差φ，導(dǎo)致負(fù)載和電源間吞吐互換的無功功率，功率因數(shù)cosφ反映了負(fù)載從電源中獲取有功功率的能力。對(duì)UPS來說，UPS的輸入功率因數(shù)反映了UPS從電網(wǎng)中獲取有功功率的能力，也可以衡量UPS對(duì)電網(wǎng)的污染程度。功率因數(shù)越大，獲取有功功率的能力越強(qiáng)，對(duì)電網(wǎng)的污染程度越小。
　　
UPS的“輸出功率因數(shù)”這個(gè)概念是衡量UPS輸出能力的一個(gè)指標(biāo)。顯然，這里UPS是作為負(fù)載的供電設(shè)備出現(xiàn)的，而‘功率因數(shù)’這個(gè)概念是專為負(fù)載量身定做的，它反映的是負(fù)載的某些性質(zhì)。于是我們借用‘功率因數(shù)’的概念加上‘輸出’兩字，來描述作為供電設(shè)備的UPS的輸出能力。
　　
例如，UPS的‘輸出功率因數(shù)’的大小是由UPS負(fù)載的功率因數(shù)決定的，我們認(rèn)為負(fù)載功率因數(shù)越大，它獲得有功功率的能力越強(qiáng)，但是由負(fù)載功率因數(shù)決定的‘輸出功率因數(shù)’越大，表示UPS的輸出能力越小。
　　
作為一項(xiàng)衡量UPS輸出能力的技術(shù)指標(biāo)，“由于UPS輸出能力有限，不可能滿足任意非線性負(fù)載的要求，約定以計(jì)算機(jī)類負(fù)載的輸入功率因數(shù)作為UPS的輸出功率因數(shù)指標(biāo)，約定≤0.8。”這樣，用一個(gè)由UPS負(fù)載性質(zhì)決定，而不是由它本身決定的技術(shù)指標(biāo)，來衡量UPS輸出能力的好壞，而又以計(jì)算機(jī)類設(shè)備為默認(rèn)的負(fù)載，那么輸出功率因數(shù)≤0.8這個(gè)指標(biāo)的意義不便于理解。

‘輸出功率因數(shù)’是一個(gè)容易引起岐義的概念，既然UPS輸出功率因數(shù)的大小由負(fù)載的功率因數(shù)決定，那么直接用‘負(fù)載功率因數(shù)’的概念來衡量UPS的輸出能力更為清晰。如果使用‘輸出功率因數(shù)’這個(gè)概念，就必須賦予它明確的定義。