松下蓄电池
对某一机型的通信用UPS来说,其额定输出功率为何是常数,而不随功率因数的不同而改变呢?

(1)通信用UPS的输出端有谐波电流的滤波电容,用来减小逆变器输出的谐波电流。理想条件认为:已使逆变器输出电流不受谐波电流的影响。

通信用UPS负载的基波电流(即有功电流)与电压是同相位的,即相位不变。负载的基波电流大小一定时,电流矢量图不变。若此电流所对应的输出功率仍定为额定输出功率,则额定输出功率不受负载功率因数变化的影响。

(2)理想状态的优点

不同型号不同设计的通信用UPS的测试,不致过份繁杂。

(3)各设计生产单位要注意的问题

与理想状态的偏差是明显的,逆变器中功率半导体器件的结温在各代表性工作状态下,差别甚大;在额定输出功率与额定容量同时达到时,结温升高最多,但仍应保持在安全范围。在谐波电流较小的工作状态下,可允许输出功率大一些。

对于额定输出功率等于额定容量的通信用UPS机型来说,额定输出功率结温升高达到最大,理论误差已不存在了,可改善鉴定的准确性和提高运行的可靠性。

3   适用于感性和阻性负载UPS的优化选择或协调

上面已经谈到,通信用UPS(通信行业标准)的负载为“通信机”,不考虑用于电感性负载。但是,通信局站中还有些UPS的负载是电感性负载,应用最普遍的是(感应式)异步电动机,例如:大型计算机的硬盘驱动器、空调、水泵、电梯等设备中常用异步电动机来传动。要注意,应该选用能用于电感性负载的UPS,UPS的国家标准中有相关内容。

异步电动机虽因其硅钢片铁心的磁通与磁势之间有饱和特性,但磁通要通过空气隙,空气隙的磁阻是线性的,使总磁阻的非线性程度减小,其谐波电流不太大,不足以使正弦波电流专用的矢量图分析方法产生大的误差,所以近似分析,可以当作线性负载来分析。

异步电动机的转速、转矩都进入稳态后的运行情况下,额定功率时功率因数在0.8左右。但在起动过程中,若是全电压起动,电流要大到额定电流的数倍,而功率因数很低,仅约0.2～0.3;若是大功率异步电动机,则可能影响UPS的正常运行,应有相应的起动设施来限制起动电流。这里只分析稳态情况。

同样用于感性负载的UPS,还需考虑到某种UPS是只有利于某一指定的功率因数的电感性负载呢?还是也要用到电阻性负载。

下面根据三种典型的用途,作三种典型的设计方案思考,获得三种典型的性能,以利于大家认识到一种特定类型UPS的某一性能,不能代表所有UPS种类的相关性能,也有利于从性能的不同,追索到设计方案思考的不同。

3.1   输出端简单的UPS分析

在正弦波电压下,线性的阻性负载电流是正弦波、是与电压同相位的有功电流,功率因数为1。理论上没有谐波电流和无功电流。因此,高频开关的工频逆变器的输出端只需要高频滤波器,而不需要滤除工频的谐波滤波电容和补偿功率因数的电容。若忽略高频滤波器对输出特性的影响,则逆变电路输出电流与负载电流相同,依此可确定这种UPS,在功率因数为1时,输出有功功率可达到该UPS的额定容量,这是其优点。

另一方面,这种UPS的缺点是,如果用在非线性负载时,非线性电流在UPS内阻抗上的压降,*输出电压,使电压波形变坏。