UPS与容性负载兼容性.ppt

关注IT负载的发展趋向 UPS与容性负载的兼容性讨论 /sundae_meng 1. IT负载的新趋向 通信行业、数据中心的IT负载趋向容性化： 功率因数超前、THDi下降、有功功率增加； 供电需求趋向复杂化： 双电源甚至多电源输入的服务器(刀片式服务器)； 用于安装选件的插槽使负载总量难以估算。 w面对这种新趋势: 传统的UPS需要降容使用以应对容性负载； 传统的发电机组需要足够的KVAR以支持容性负载； 系统变压器需要加大容量以承受KW的增长。 /sundae_meng 1. IT负载的新趋向 2001年以前的IT负载(输入特性)： 存在大量的谐波、较低的功率因数 设计标准无章可循 UPS面向此类非线性负载设计并供电 H1 H3 H5 H7Hn 典型的负载特性 电流的谐波频谱 I U q Cos 1 q THDi 60% q CF = 2到3 q FP = 0.7 I基波 U基波 电压和电流的基波 /sundae_meng 传统的RCD负载 新增加的PFC滤波器 : THDI PF = 0.75 ; THDi = 80% 负载：P(kW) = S(kVA) x FP = 90kW 假设： S(kVA), P(kW), Cos , 120kVA, 90kW, 0.98 120kVA UPS 120kVA / 96kW OK. Cos = 0.98 不需功率折算 RCD负载具有较高的谐波含量，仅受kVA的限制 /sundae_meng 2. 传统UPS的输出特性 举例2 : 电容性负载 负载 : S = 250kVA ; PF = 0.9超前; THDi = 15% 负载：P= S x FP = 225kW 假设：S= 250kVA, P= 225kW, Cos = 0.92超前 选择300KVA还是400KVA的UPS? 容性负载具有较高的有功功率，受到kW的限制 (由于逆变器支路功率器件的限制) 过载! /sundae_meng 3. 传统发电机的输出特性 w发电机输出功率因数曲线图 kVAR kW kVAR /sundae_meng 3. 传统发电机的输出特性 w发电机输出功率因数曲线（理论曲线） /sundae_meng 传统发电机的阻抗特性 输出阻抗对失真度的影响 电源的输出电压 THDU 取决于它自身的输出阻抗 Zs Zc Zs Zc % F (Hz) 电源阻抗 Zs 与负载阻抗 Zc的比值 发电机 变压器 自由频率的脉宽调制 UPS 50 _ 100 _ 0 150 _ 50250500750 * Zs表示变压器、发电机、 电源电缆等的阻抗 * Zs表示UPS的阻抗 U = Z I 谐波频率 Zs Zc /sundae_meng 容性负载对发电机运行时的潜在威胁 容性负载 500kVA 400kVA UPS 320kW Cos = 0.9 超前 发电机可提供的 容性功率： 113kVAR max 负载需要的容性功率 = 155kVAR 解决方案： - 增容到 675 kVA发电机 或 - 安装SW 60A有源谐波调节器 发电机与负载特性不能兼容 /sundae_meng 容性负载对发电机运行时的潜在威胁 容性负载 500kVA 400kVA UPS 320kW Cos = 0.9 超前 解决方案： - 增容到 675 kVA发电机 /sundae_meng 4. 新型恒定有功功率输出的UPS 有功功率在0.8滞后 假设：S= 250kVA, P= 225kW, Cos = 0.92超前 /sundae_meng 容性负载 5. 有源谐波调节器的解决方案 wSineWave有源谐波调节器，可以将负载超 前的功率因数补偿为近似阻性的功率因数 ： 补偿容性电流 谐波成分被同时降低 自适应型调节系统 500kVA 400kVA UPS 320kW Cos = 0,9 超前 选择SineWave = 60A /sundae_meng 不使用SINEWAVE I 1 I 2 I 3 In 电流114 A101 A88 A 59 A THDI21 %23 %16 % 相位22 超前20 超前22 超前 功率因数PF0.93超前0.94超前0.93超前 使用 60A SINEWAVE 电流108 A96 A87 A16 A (14A H1) THDI4 %3 %3 % 相位4滞后8滞后8滞后 功率因数PF10.99滞后0.99滞后 w有源谐波调节器的应用举例： 5. 有源谐波调节器的解决方案 要点回顾 新型IT负载：输入Cos 从0.9 超前至 1！ 使用Cos (DPF而非功率因数PF)来评估： 超前的容性负载所引起的功率折算 基于容性负载在THDi 20%时，Cos FP 新型的UPS应具有： Cos 从0.8滞后到0.9超前时，恒定的有功功率 带容性负载时无需功率折算 /sundae_meng 梅兰日兰创新、发展的40年 第一代三相 5-15 kVA UPS 由Merlin Gerin设计生产 2000 1964 1996 2004 Schneider 重组电气集团 1st LBO 创建MGE UPS SYSTEMS 2nd LBO 85 %15 % /sundae_meng 关于MGE UPS SYSTEMS MGE是全球最高可用性电源保护方案的领导者，无论是在工业 领域、企业网络、互联网还是在通讯网络的基础设施上，都 是佼佼者 2004年，MGE分享了世界UPS市场份额的14% MGE UPS SYSTEMS的电源解决方案包括： UPS电源系统、静态切换开关STS、配电系统PDU、谐波治 理、浪涌抑制、逆变器、电源调节器