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1、 UPS的带载能力的带载能力中中中中 国国国国电源学会电源学会电源学会电源学会交流电源委员会专家组交流电源委员会专家组交流电源委员会专家组交流电源委员会专家组 组长组长组长组长“UPS UPS 应用应用应用应用”杂志杂志杂志杂志 编辑部编辑部编辑部编辑部 副主编副主编副主编副主编 中央政府中央政府中央政府中央政府 机关采购机关采购机关采购机关采购 评审专家评审专家评审专家评审专家目目 录录一、概述一、概述二、二、UPS功率的产生和分配原则功率的产生和分配原则三、三、UPS带各种性质负载时的特点带各种性质负载时的特点四、逆变器功率管为何被烧毁四、逆变器功率管为何被烧毁一、概述一、概述1.UPS的
2、几个概念的几个概念2.对功率因数理解的误区对功率因数理解的误区 认为在任何负载时，认为在任何负载时，认为在任何负载时，认为在任何负载时，UPSUPS都能向负载本身输送按功率都能向负载本身输送按功率都能向负载本身输送按功率都能向负载本身输送按功率因数算得的有功功率因数算得的有功功率因数算得的有功功率因数算得的有功功率3.功率因数的设计原则功率因数的设计原则1.UPS的几个概念的几个概念交流电的功率有几种？交流电的功率有几种？交流电的功率有几种？交流电的功率有几种？ 各叫甚么名字？各叫甚么名字？各叫甚么名字？各叫甚么名字？ 计量单位是甚么？计量单位是甚么？计量单位是甚么？计量单位是甚么？ 含义是什
3、么？含义是什么？含义是什么？含义是什么？ 他们之间的关系是甚么？他们之间的关系是甚么？他们之间的关系是甚么？他们之间的关系是甚么？ (1)(1) 几个术语的含义及关系几个术语的含义及关系1. . 视在功率视在功率视在功率视在功率 S S = =电压电压电压电压V V 电流电流电流电流A A =VA(=VA(伏安）伏安）伏安）伏安）2. 2. 有功功率有功功率有功功率有功功率 P P = = S S 功率因数功率因数功率因数功率因数F F =W=W（瓦特）瓦特）瓦特）瓦特）3. 3. 无功功率无功功率无功功率无功功率 （乏）乏）乏）乏）4. 4. 功率因数功率因数功率因数功率因数F F = =P
4、 P/ /S S=cos=cos S S Q QP P（2 2）功率因数的设计原则）功率因数的设计原则功率因数的含义和设计举例功率因数的含义和设计举例例：设计一个负载功率因数例：设计一个负载功率因数F=-0.8，输出，输出 容量为容量为80kVA UPS计算：有功功率计算：有功功率计算：有功功率计算：有功功率P P= =S S F F= 64kW= 64kW 无功功率：无功功率：无功功率：无功功率：整流器整流器逆变器逆变器C C（48kVAr48kVAr） 二、二、UPS功率的分配和产生机理功率的分配和产生机理整流器整流器逆变器逆变器PQS测量反馈电路测量反馈电路 无功功率的产生和去向无功功率
5、的产生和去向 -正半波时正半波时正半波时正半波时AC DC ACDC市市市市电电电电输输输输入入入入负载负载负载负载电容里的无功功率是从哪里来的？电容里的无功功率是从哪里来的？电容里的无功功率是从哪里来的？电容里的无功功率是从哪里来的？空空空空 载载载载 时时时时 无功功率的产生和去向无功功率的产生和去向 -负半波时负半波时负半波时负半波时AC DC ACDC市市市市电电电电输输输输入入入入负载负载负载负载空空空空 载载载载 时时时时无功功率周而复始的流动无功功率周而复始的流动AC DC ACDC市市市市电电电电输输输输入入入入负载负载负载负载空空空空 载载载载 时时时时 加负载时正负半周的无
6、功功率行为加负载时正负半周的无功功率行为AC DC ACDC市市市市电电电电输输输输入入入入负载负载负载负载无功功率一直在电路中周而复始串来串去地交换能量无功功率一直在电路中周而复始串来串去地交换能量无功功率一直在电路中周而复始串来串去地交换能量无功功率一直在电路中周而复始串来串去地交换能量加加加加 载载载载 时时时时三、三、UPS带各种性质负载时的特点带各种性质负载时的特点1. UPS的基本电路结构和测量指示的基本电路结构和测量指示包括四个基本部分：整流包括四个基本部分：整流包括四个基本部分：整流包括四个基本部分：整流/ /充电器、逆变器、电池组和旁路开关充电器、逆变器、电池组和旁路开关充电
7、器、逆变器、电池组和旁路开关充电器、逆变器、电池组和旁路开关AC DC ACDC市市市市电电电电输输输输入入入入负载负载负载负载BypassOutput2. UPS带感性负载带感性负载例：一台负载功率因数为例：一台负载功率因数为F=0.8的的P=10kVA UPS， 带功率因数为带功率因数为F=0.8的的S=10kVA负载负载 P=8kW整流器整流器逆变器逆变器Q=6kVAr市电输入市电输入市电输入市电输入P=8kWQ=6kVArS=10kVAS = P2+Q2 = 64+36= 100=10kVA3. UPS带带容性负载容性负载 若选用功率因数为若选用功率因数为若选用功率因数为若选用功率因数
8、为+0.8+0.8的的的的10kVA UPS10kVA UPS，带用电设备是功率因数，带用电设备是功率因数，带用电设备是功率因数，带用电设备是功率因数为为为为-0.8-0.8的负载，此时的负载，此时的负载，此时的负载，此时UPSUPS是一个什么情况？是一个什么情况？是一个什么情况？是一个什么情况？若带满负荷，此时逆变器必须提供的电流为：若带满负荷，此时逆变器必须提供的电流为：若带满负荷，此时逆变器必须提供的电流为：若带满负荷，此时逆变器必须提供的电流为： 过载过载过载过载80%80%！整流器整流器逆变器逆变器8kW6kVAr 6kVAr市电输入市电输入市电输入市电输入16.6kW16.6kW6
9、5.6A65.6A4. UPS线性负载线性负载例：总功率为例：总功率为例：总功率为例：总功率为10kVA10kVA的的的的PCPC机机房，若选用功率因数机机房，若选用功率因数机机房，若选用功率因数机机房，若选用功率因数为为为为0.80.8的的的的10kVA UPS10kVA UPS时，若用电设备是功率因数为时，若用电设备是功率因数为时，若用电设备是功率因数为时，若用电设备是功率因数为1 1的负载，此时的负载，此时的负载，此时的负载，此时UPSUPS可否仍可带可否仍可带可否仍可带可否仍可带10kW10kW的负载？的负载？的负载？的负载？8kW8kW24.1A24.1A6kvar整流器整流器逆变器
10、逆变器36.4A36.4A6kvar市电输入市电输入市电输入市电输入24.1A24.1A（5.3kW5.3kW）8kW8kWkW3 . 56822INV=-=P 例例例例：功率因数为功率因数为功率因数为功率因数为1 1的的的的10kW10kW负载需多大功负载需多大功负载需多大功负载需多大功 率因率因率因率因数为数为数为数为0.80.8的的的的 UPSUPS根据上述比例根据上述比例 10kVA:5.3kW= x:10kW x = 10kVA10kW/5.3kW 19 kVA 注：对不同功率因数的注：对不同功率因数的注：对不同功率因数的注：对不同功率因数的UPSUPS，有着不同的比例，有着不同的比
11、例，有着不同的比例，有着不同的比例 目前变频器的负载特性目前变频器的负载特性 四、四、UPS为何故障？逆变器功率管为何故障？逆变器功率管IGBT 为何被烧毁？为何被烧毁？UPSUPS变频器变频器变频器变频器市电市电市电市电 一个情况：目前带电机的变频器输入功率因数都在一个情况：目前带电机的变频器输入功率因数都在一个情况：目前带电机的变频器输入功率因数都在一个情况：目前带电机的变频器输入功率因数都在0.980.98以上，近似为以上，近似为以上，近似为以上，近似为1 1，可认为变频器为线性负载，可认为变频器为线性负载，可认为变频器为线性负载，可认为变频器为线性负载电压电压电压电压电流电流电流电流电
12、阻电阻电阻电阻设一台设一台80kVA功率因数功率因数F=0.8的的UPS负载负载能得到的有功功率能得到的有功功率64kW64kW42kVA42kVA48kVAr整流器整流器逆变器逆变器48kVAr市电输入市电输入市电输入市电输入64kW64kW42kW面板将显示面板将显示面板将显示面板将显示：42/80=52.5%42/80=52.5%，此时逆变器输出已是此时逆变器输出已是此时逆变器输出已是此时逆变器输出已是100%100%！负载如果再增加！负载如果再增加！负载如果再增加！负载如果再增加带满带满80kW时的逆变器过载情况时的逆变器过载情况此时逆变器过载：此时逆变器过载：此时逆变器过载：此时逆变
13、器过载： 这样一来，是不是改用这样一来，是不是改用这样一来，是不是改用这样一来，是不是改用120kVA120kVA的的的的UPSUPS就可以带就可以带就可以带就可以带80kW80kW的负载呢？的负载呢？的负载呢？的负载呢？非也。这时只能给负载提供：尚差尚差尚差尚差17kW17kW，此时逆变器功率应是：，此时逆变器功率应是：，此时逆变器功率应是：，此时逆变器功率应是：逆变器功率逆变器功率逆变器功率逆变器功率过载：过载：过载：过载： 结结 论论 功率因数为功率因数为功率因数为功率因数为0.80.8的的的的UPSUPS带线性负载带线性负载带线性负载带线性负载时，时，时，时，负载只能得到负载只能得到负
14、载只能得到负载只能得到 一半的有功功率一半的有功功率一半的有功功率一半的有功功率。按感性负载选取。按感性负载选取。按感性负载选取。按感性负载选取UPSUPS的容量是一种的容量是一种的容量是一种的容量是一种误解，是导致误解，是导致误解，是导致误解，是导致UPSUPS损坏的根本原因。损坏的根本原因。损坏的根本原因。损坏的根本原因。 UPSUPS的输出指示只能表达的输出指示只能表达的输出指示只能表达的输出指示只能表达负载负载负载负载得到的能量百分比，得到的能量百分比，得到的能量百分比，得到的能量百分比，只是逆变器输出的一部分，其他内耗部分未被测量。只是逆变器输出的一部分，其他内耗部分未被测量。只是逆
15、变器输出的一部分，其他内耗部分未被测量。只是逆变器输出的一部分，其他内耗部分未被测量。是导致误解的根本原因。是导致误解的根本原因。是导致误解的根本原因。是导致误解的根本原因。UPSUPS的选择在这种情况下应是的选择在这种情况下应是的选择在这种情况下应是的选择在这种情况下应是2 2倍，为了确保供电的倍，为了确保供电的倍，为了确保供电的倍，为了确保供电的可靠性和稳定性，建议采用可靠性和稳定性，建议采用可靠性和稳定性，建议采用可靠性和稳定性，建议采用2+12+1冗余连接方式冗余连接方式冗余连接方式冗余连接方式2+1冗余连接的优点：冗余连接的优点： 可靠性和可用性提高，过载能力强，使供电压力减轻可靠性和可用性提高，过载能力强，使供电压力减轻可靠性和可用性提高，过载能力强，使供电压力减轻可靠性和可用性提高，过载能力强，使供电压力减轻UPS80kVAUPS80kVAUPS80kVA负载80kW谢谢！谢谢！
