UPS標準中功率因數(shù)的概念

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

在1987年《GB7260－87不間斷電源設備》標準中，對“負載功率因數(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)設備用不間斷電源通用技術(shù)條件》標準中也提出了負載功率因數(shù)的概念，并在術(shù)語部分做出與1987年標準相同的解釋。但在之后的技術(shù)要求中，負載功率因數(shù)的指標定為0.8。
　　
這兩個標準中，“UPS功率因數(shù)”的概念還沒有出現(xiàn)，只對UPS負載的功率因數(shù)提出了不同的要求。這可能和當時UPS的應用不多，國內(nèi)對UPS的各項技術(shù)掌握不夠全面有關。
　　
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：對于上一級供電設備（電網(wǎng)），它是一個交流負載；而對于下一級負載，它是一個交流電源，是電網(wǎng)的一部分。
　　
如果把UPS與UPS的負載當成一個整體，作為上一級電網(wǎng)的交流負載出現(xiàn)時，它的功率因數(shù)由兩部分決定：UPS負載的功率因數(shù)和UPS的電路結(jié)構(gòu)形式。這時的功率因數(shù)，我們現(xiàn)在叫做“UPS輸入功率因數(shù)”。后備式和在線互動式UPS的輸入功率因數(shù)等于UPS輸出負載的功率因數(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輸出端的負載性質(zhì)無關。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0.99，且不受UPS輸出端負載性質(zhì)影響。

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

另一個概念，“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：輸出功率因數(shù)≤0.8。并在輸出功率因數(shù)的試驗方法中提到：“調(diào)節(jié)非線性負載的輸入功率因數(shù)在小范圍內(nèi)變化，由電力多功能分析儀測得非線性負載的輸入功率因數(shù)應符合技術(shù)要求的規(guī)定，并使得UPS輸出達到額定容量，UPS能正常工作。”顯然在這里測得的數(shù)據(jù)是UPS負載的功率因數(shù)，這個數(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)這個概念是針對負載而言的，非線性負載中，電流和電壓出現(xiàn)相位差φ，導致負載和電源間吞吐互換的無功功率，功率因數(shù)cosφ反映了負載從電源中獲取有功功率的能力。對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，對電網(wǎng)的污染程度越小。
　　
UPS的“輸出功率因數(shù)”這個概念是衡量UPS輸出能力的一個指標。顯然，這里UPS是作為負載的供電設備出現(xiàn)的，而‘功率因數(shù)’這個概念是專為負載量身定做的，它反映的是負載的某些性質(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負載的功率因數(shù)決定的，我們認為負載功率因數(shù)越大，它獲得有功功率的能力越強，但是由負載功率因數(shù)決定的‘輸出功率因數(shù)’越大，表示UPS的輸出能力越小。
　　
作為一項衡量UPS輸出能力的技術(shù)指標，“由于UPS輸出能力有限，不可能滿足任意非線性負載的要求，約定以計算機類負載的輸入功率因數(shù)作為UPS的輸出功率因數(shù)指標，約定≤0.8。”這樣，用一個由UPS負載性質(zhì)決定，而不是由它本身決定的技術(shù)指標，來衡量UPS輸出能力的好壞，而又以計算機類設備為默認的負載，那么輸出功率因數(shù)≤0.8這個指標的意義不便于理解。

‘輸出功率因數(shù)’是一個容易引起岐義的概念，既然UPS輸出功率因數(shù)的大小由負載的功率因數(shù)決定，那么直接用‘負載功率因數(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)’這個概念，就必須賦予它明確的定義。