IGBT整流型UPS——有效抑制諧波污染

時(shí)間：2013-04-09作者：深圳市綠環(huán)機(jī)電設(shè)備有限公司瀏覽：120

 

通信行業(yè)是UPS的應(yīng)用大戶(hù)，作為整個(gè)機(jī)房的供電**，UPS首要的問(wèn)題是**性，然后是安全、綠色、節(jié)能，如果拋開(kāi)安全來(lái)談綠色和節(jié)能是沒(méi)有意義的。
　　
　　在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)房供電系統(tǒng)中，包括變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、ATS、TVSS、低壓配電柜、直流開(kāi)關(guān)電源、UPS、蓄電池等各組成部分，較重要的供電單元是UPS。計(jì)算機(jī)是UPS的負(fù)載，而UPS對(duì)市電電網(wǎng)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)負(fù)載。理想的UPS對(duì)電網(wǎng)而言應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)純阻性，也就是說(shuō)，其輸入功率因數(shù)較好是1，這樣它對(duì)于電網(wǎng)就沒(méi)有任何污染。但現(xiàn)實(shí)情況是，傳統(tǒng)UPS普遍采用了50Hz的低頻晶閘管整流器，對(duì)市電產(chǎn)生大量的諧波污染。擺在所有用戶(hù)面前的問(wèn)題是治理諧波污染，就如治理化工廠(chǎng)排放污水一樣。
　　
　　諧波的危害很大，它不做功，但卻占用了大量的電網(wǎng)資源;諧波導(dǎo)致電網(wǎng)電壓失真度增大，諧波增大，使UPS與發(fā)電機(jī)的匹配帶來(lái)問(wèn)題。通常要求發(fā)電機(jī)的功率是UPS的2~3倍，否則就無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。筆者在某些通訊部門(mén)也遇到過(guò)實(shí)際案例，就是因?yàn)槟承?*的UPS電流諧波反饋污染過(guò)大，導(dǎo)致用戶(hù)的開(kāi)關(guān)經(jīng)常莫名其妙地跳閘。
　　
　　諧波的成分非常復(fù)雜，諧波的治理遠(yuǎn)非提高功率因數(shù)那么簡(jiǎn)單。許多人認(rèn)為加幾個(gè)電容器補(bǔ)償一下就可以了，但那只是針對(duì)象電機(jī)那樣的負(fù)載而言的。對(duì)于UPS整流器之類(lèi)的非線(xiàn)性負(fù)載，單純的電容補(bǔ)償結(jié)果會(huì)適得其反，可能會(huì)導(dǎo)致失真度進(jìn)一步加大。普通的LC濾波器只能濾除特定頻率的諧波，例如5次濾波器只能對(duì)5次諧波較有效，而對(duì)其它奇次諧波影響不大，諧波治理原則是"誰(shuí)污染，誰(shuí)治理"。
　　
　　目前市場(chǎng)上很多UPS采用的是6脈沖整流器，它需要添加一個(gè)LC濾波器。加上濾波器之后，可以把輸入電流諧波失真降至7%，但這只是在UPS滿(mǎn)載情況下。當(dāng)負(fù)載減半時(shí)，UPS輸入諧波失真又將升至15%以上。還有的UPS廠(chǎng)商提供了12脈沖整流器，這是一種比較傳統(tǒng)的整流器結(jié)構(gòu)，相比6脈沖整流器而言，它增加了一個(gè)30。的移相變壓器和一組6脈沖整流器。在一個(gè)周期內(nèi)12個(gè)晶閘管順序?qū)?，因此通稱(chēng)為12脈沖。12脈沖整流器再加裝輸入濾波器后，滿(mǎn)載時(shí)可以將UPS輸入電流諧波失真降至5%，但這也只是在滿(mǎn)載時(shí)，當(dāng)負(fù)載減半時(shí)UPS的諧波失真又將升至15%以上。
　　
　　因此關(guān)于治理UPS諧波污染的方式，有以下幾種:
　　
　?。?/span>1）6脈沖整流器+輸入濾波器;
　　
　?。?/span>2）12脈沖整流器;
　　
　?。?/span>3）12脈沖整流器+輸入濾波器;
　　
　　（4）有源濾波器。
　　
　　這些方式都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，那就是先污染后治理。由于UPS采用的是晶閘管整流器的結(jié)構(gòu)，不可避免地造成諧波污染，然后用戶(hù)被迫再花費(fèi)大筆資金來(lái)治理諧波污染，這實(shí)在是一個(gè)很不劃算的惡性循環(huán)怪圈。
　　
　　如果UPS不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生諧波污染，那用戶(hù)就*花錢(qián)來(lái)治理它了，那么有沒(méi)有這樣一種UPS呢?有的，伊頓愛(ài)克賽公司的在線(xiàn)式UPS全部采用TGRT整流方式，它從根本上抑制了電流諧波污染，將其降至3%以?xún)?nèi)。對(duì)于UPS領(lǐng)域而言，這種結(jié)構(gòu)是治理諧波的有效解決方案。現(xiàn)在很多用戶(hù)還習(xí)慣用整流器的脈沖數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)UPS的好壞，在選擇UPS設(shè)備時(shí)，他們會(huì)關(guān)心IGBT整流器是多少脈沖的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，IGBT整流器是采用脈寬調(diào)制的方式，IGBT斬波頻率達(dá)到8300Hz，因此可以稱(chēng)之為8300脈沖的整流器，當(dāng)然這要比所謂的12脈沖整流器好多了。用示波器來(lái)觀(guān)察UPS輸入電壓和電流波形，會(huì)看到這些波形都是非常純凈的正弦波，對(duì)于電網(wǎng)沒(méi)有任何的反饋污染，它是主動(dòng)式的諧波治理方式。
　　
　　當(dāng)今的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器與以前相比有很大不同，功率密度較高的刀片式服務(wù)器己經(jīng)非常流行，服務(wù)器普遍采用雙電源供電，而UPS供電系統(tǒng)也普遍采用"1+1"冗余并聯(lián)，因此UPS單機(jī)所帶的負(fù)載率都比較低，80%UPS的負(fù)載在50%以下，甚至不到25%,處于大馬拉小車(chē)的狀態(tài)。這樣一來(lái)，大家所看到的UPS指標(biāo)中的UPS滿(mǎn)載效率對(duì)用戶(hù)而言是沒(méi)有實(shí)際意義的，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中UPS并沒(méi)有達(dá)到滿(mǎn)載，能用到50%就不錯(cuò)了。因此UPS輕載時(shí)的整機(jī)效率對(duì)于大家反而較有意義。目前已有UPS廠(chǎng)商宣稱(chēng)其產(chǎn)品在滿(mǎn)載的時(shí)候已可以達(dá)到95%的整機(jī)效率，在半載時(shí)依然可以達(dá)到95%，甚至在25%負(fù)載時(shí)的整機(jī)效率依然可以達(dá)到94%。
　　
　　95%的整機(jī)效率，前提是已經(jīng)**了UPS輸入功率因數(shù)大于0.99，輸入諧波失真小于3%，而且當(dāng)負(fù)載只有50%也可以達(dá)到95%。而其他一些UPS廠(chǎng)商的產(chǎn)品，如果要達(dá)到同樣的指標(biāo)，一般需要添加眾多的選件，例如輸入濾波器、12脈沖整流器等，但每個(gè)額外選件都會(huì)進(jìn)一步降低UPS的整體效率:12脈沖整流器會(huì)降低系統(tǒng)效率2%，有源濾波器會(huì)使系統(tǒng)效率降低4%，因此在實(shí)際測(cè)量時(shí)，許多12脈沖UPS的整機(jī)效率尚不足88%。很多人在采購(gòu)UPS時(shí)只關(guān)注了UPS價(jià)格本身，孰不知UPS的使用成本也很高。
　　
　　現(xiàn)在有些UPS廠(chǎng)家采取旁路節(jié)能模式，其原理是，如果旁路電壓在一定范圍內(nèi)，UPS直接通過(guò)旁路供電。這樣一來(lái)，UPS的效率確實(shí)非常高，但這種*是以犧牲負(fù)載安全為代價(jià)的。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的UPS整流逆變器并沒(méi)有供電，電網(wǎng)中的各種瞬態(tài)干擾**負(fù)載，UPS沒(méi)有起到隔離作用，而且當(dāng)市電停電的時(shí)候，UPS切換是有時(shí)間中斷的。只有當(dāng)UPS處于在線(xiàn)雙變換模式下時(shí)，才能為負(fù)載提供全面的供電保護(hù)。
　　
　　目前已有UPS自身可以提供模擬假負(fù)載測(cè)試，其原理是UPS內(nèi)部可以產(chǎn)生一個(gè)滿(mǎn)載測(cè)試。用戶(hù)可以做滿(mǎn)載的電池放電測(cè)試，通過(guò)這種方式可以測(cè)試出系統(tǒng)內(nèi)所有的環(huán)節(jié)，消除UPS內(nèi)部因?yàn)榻泳€(xiàn)不牢固、松脫等產(chǎn)生的潛在隱患。而在為用戶(hù)發(fā)現(xiàn)隱患的同時(shí)，還可節(jié)省假負(fù)載租賃、電費(fèi)和電纜連接成本等各種費(fèi)用。
　　


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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