淺談UPS電源輸入輸出如何進(jìn)行UPS選型

通常人們?cè)谡劦経PS的選型時(shí)，大都首先談到UPS容量的選擇，即：用戶可以根據(jù)所用設(shè)備的負(fù)荷量統(tǒng)計(jì)值來(lái)選擇所需的UPS輸出功率(KVA值)，如果以KW值計(jì)算,就要乘輸出功率因數(shù)0.8，考慮到用戶今后擴(kuò)容以及負(fù)載啟動(dòng)時(shí)的沖擊，通常推薦設(shè)計(jì)參數(shù)是：用戶的負(fù)載量?jī)H占UPS輸出功率的60%～70%為宜。即XKVA×60%～70%或XKVA×0.8×60%～70%。

但是，在現(xiàn)今的行業(yè)運(yùn)用中，UPS的選型工作，遠(yuǎn)沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。它要考慮到UPS的輸入和輸出介面兩方面的影響。即UPS對(duì)電網(wǎng)(或備份發(fā)電機(jī))的影響，所帶負(fù)載對(duì)UPS的影響。

如下圖，是UPS的典型方框圖。

一、UPS輸入端

對(duì)電網(wǎng)而言，UPS的輸入端根據(jù)GB/Z17625.6-2003IEC6100-3-4∶1998的標(biāo)準(zhǔn)要求:大于16A的電氣設(shè)備，輸入功率因數(shù)大于0.92,輸入THDI小于8%，這是綠色電源的基本要求。

如果，UPS輸入端達(dá)不到以上標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)或備份發(fā)電機(jī)，尤其是發(fā)電機(jī)的容量必須在兩倍以上或更高。這是由于諧波電流大量存在，比如三相六脈沖整流器輸入諧波電流總含量高達(dá)30%--35%。如果是電網(wǎng)，則因電網(wǎng)容量大輸出內(nèi)阻很低，不會(huì)對(duì)輸出電壓造成影響。但對(duì)于備份發(fā)電機(jī)組，其容量相對(duì)小內(nèi)阻遠(yuǎn)比電網(wǎng)大得多，因此，UPS的輸入諧波電流就會(huì)引起發(fā)電機(jī)輸出的電壓畸變，而不能帶動(dòng)UPS工作，使UPS常工作在電池放電狀態(tài)。所謂諧波含量，就是各次諧波的平方和開(kāi)方。

另外，電網(wǎng)或備份發(fā)電機(jī)所帶的其它設(shè)備，如果沒(méi)有作電磁兼容性(EMC)的要求，可能由于UPS輸入端THDI太大，而受到影響。

所以，在UPS的選型時(shí)，200KVA及以下的UPS，應(yīng)首選采用IGBT整流，其輸入功率因數(shù)大于0.92,輸入THDI小于3%的UPS，200KVA及以上也要選用采用十二脈沖整流器，并加了相應(yīng)諧波處理技術(shù)的UPS。

順便提一下，200KVA及以上UPS的IGBT整流器，目前的歐洲UPS生產(chǎn)廠家，還對(duì)1200V，IGBT大電流的并聯(lián)問(wèn)題持謹(jǐn)慎態(tài)度，如已能批量生產(chǎn)一單元、二單元、四單元、六單元和七單元的IGBT標(biāo)準(zhǔn)型模塊，其最高水平已達(dá)到1800A/4500V。但是，300A/1700VIGBT模塊，它是由4個(gè)160A/1700VIGBT芯片和8個(gè)100A/1700V快恢復(fù)二極管組成。其它技術(shù)已經(jīng)成熟。二、UPS輸出端

UPS的輸出特征一般有如下表述：

三相(380/415V可選)±1%，

負(fù)載變換響應(yīng)時(shí)間(100%+/-2%5ms)

過(guò)載能力：125%for10分鐘，150%for60秒

峰值因數(shù)：3：1

電壓畸變：小于1%線性負(fù)載，小于3%非線性負(fù)載

1.三相(380/415V可選)±1%

是指UPS輸出的電壓精度，條件是所帶負(fù)載在一定的穩(wěn)定范圍內(nèi)。UPS一般都能達(dá)標(biāo)。

2、負(fù)載變換響應(yīng)時(shí)間(100%+/-2%5ms)

是指負(fù)載由0%--100%，100%--0%的突變中，輸出的電壓精度，穩(wěn)定在+/-2%所需要的時(shí)間。只有采用SVPWM(空間矢量調(diào)制技術(shù))的UPS才能達(dá)到，一般采用SPWM的UPS負(fù)載變換響應(yīng)時(shí)間為(100%+/-2%20ms)，有時(shí)會(huì)使所帶負(fù)載工作受到影響。

空間電壓矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法.它以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的,用逆變器不同的開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通,由它們的比較結(jié)果決定逆變器的開(kāi)關(guān),形成PWM波形.此法從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā),把逆變器和電機(jī)看作一個(gè)整體,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制,使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)(正弦磁通)。

空間矢量PWM技術(shù)既可以用在開(kāi)環(huán)控制也可以用在閉環(huán)系統(tǒng)中，空間矢量控制可以獲得100%的直流母線電壓利用率?？臻g矢量方法把三相逆變橋所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)分為8種，2種狀態(tài)為0。這8種矢量的合成就產(chǎn)生了空間矢量波形。每一時(shí)刻給定的電壓矢量都可以由2個(gè)非零矢