UPS与发电机的兼容性.ppt

UPS与发电机 的 兼容性 /sundae_meng u一、发电机组的应用 延长后备时间 发电机与UPS的兼容性 u二、发电机与UPS的容量匹配 UPS输入的THDI是影响发电机的原因 n发电机的亚瞬态电抗 n发电机的输出阻抗 网侧其它负载允许的THDU是选择发电 机容量的关键 结论 目录 /sundae_meng u延长供电系统的后备时间 在某些应用场合，为了提供 足够长的后备时间以应付电 网断电，最好使用发电机组 来对市电进行备份。 这种解决方案避免了使用庞 大的电池组来提供较长的后 备时间所带来的复杂问题， 例如占地面积、承重、维护 保养、散热、高成本等。 一、发电机组的应用 /sundae_meng uUPS与发电机组的兼容性 1）负载的阶跃变化 n当电气系统连接到发电机组时，沉重的负载将在发电机组上形成较 大的冲击电流，严重时将引起发电机组的停止。 n为了避免这种现象，由发电机供电的主要负载UPS必须配备保证整 流器渐进起动的装置，电流的爬升过程会持续大约6到10秒钟。 n当市电恢复正常时，整流器可以通过一个辅助开关逐渐地停机，以 便避免发电机组的“飞车”，骚扰发电机组上的其它负载（精密空调、 应急照明等）。 一、发电机组的应用 /sundae_meng n发电机组只能提供相当于10到30% In的容性电流； n使用LC滤波器时必须正确分析，以保证发电机组的安全运行； n使用带接触器的滤波器或补偿式LC滤波器就可解决这个问题； n当使用有源12脉冲滤波器或PFC整流器时则与发电机组完全兼容。 一、发电机组的应用 uUPS与发电机的兼容性 2） 容性电流滤波器 n当UPS输入端安装有LC谐波滤波器时，由于UPS处于起动延时，有功 功率等于零，则发电机组只为UPS前端的滤波器提供容性电流； /sundae_meng uUPS与发电机的兼容性 2） 容性电流发电机功率因数曲线 一、发电机组的应用 /sundae_meng uUPS与发电机的兼容性 2） 容性电流滤波器的功率因数 一、发电机组的应用 30%负载 非补偿 LC 滤波器 /sundae_meng uUPS与发电机的兼容性 3）UPS和发电机组的各自额定功率 n控制UPS上线母排上的电压谐波失真度，避免对输出阻抗较高的 发电机组产生影响。 n配备有PFC整流器或THM有源12脉冲整流器的UPS，其输入功率 因数很高（大于 0.9），因此，能最有效地使用发电机组。 n对于无源LC滤波器，可以采用带接触器的滤波器或补偿式滤波器 来解决有关容性电流的问题。 一、发电机组的应用 /sundae_meng uUPS与发电机的兼容性 4）谐波 n发电机组的亚瞬态电 抗X“d通常比变压器的 短路电压Uscx 高24 倍，因此UPS整流器 吸收的谐波电流THDI 可能会对上线母排的 总谐波电压失真度 THDU产生更大的影 响。 一、发电机组的应用 /sundae_meng uUPS与发电机的兼容性 5）发电机组频率的稳定性 n发电机为UPS供电期间，其输出频率可能会发生波动，因为负载 的瞬间变化，不能使机械式调速器在瞬间完成调整，所以为UPS 供电的发电机必须具有电子调速器装置。 n发电机频率不稳定的现象可能会对线交互式UPS所带的负载产生 问题，因为发电机组的频率变化可能导致这种UPS多次切换到电 池供电（频率超限），然后再切换回发电机组，这样的重复现象 可能导致发电机与电池组交替供电的“振荡”现象（发电机在频率 设置点周围不能稳定）。 n对双转换式UPS，输出电力由逆变器调节，从而避免了这种问题 。 一、发电机组的应用 /sundae_meng uUPS输入的THDI是影响发电机的原因 发电机的亚瞬态电抗（Sub-transient Uscx = 1220 %） nUscx通常大于电力变压器的短路阻抗（Uccx = 46 %），因此发电机 更容易受到非线性负载的影响； n在同样的负载电流失真度THDI条件下，发电机的电压失真度THDU大于 变压器的THDU。 UPS的谐波电流使发电机损耗明显增大 n磁滞损耗正比于电流频率 ph = F(f)； n涡流损耗正比于电流频率的平方 pe= F(f2)； n导线的电流趋肤效应(Skin effect)。 发电机的不稳定运行反作用于UPS nUPS旁路输入频率频繁地超限、不同步报警； n整流器输入电压不稳定、电池频繁放电。 二、发电机组与UPS的容量匹配 /sundae_meng 电源阻抗 Zs 与负载阻抗 Zc的比值 普通 UPS 发电机 变压器 自由频率的脉宽调制 UPS Zs Zc % 50 _ 100 _ 0 150 _ 输出阻抗的频率响应 不同的电源设备具有不同的输出阻抗： 输出阻抗随电源频率而改变 降低电源阻抗 减小输出电压失真度 F (Hz) 50250(H5)500(H10)750(H15)谐波频率 二、发电机组与UPS的容量匹配 /sundae_meng UPS产生完美的正弦波 使用双转换 double conversion 技术的UPS 连续地再生电压和频率 逆变器的软启动消除了对发电机的冲击电流 最少地使用电池放电 完美的 正弦波 干扰和谐波 频率波动 间断和停电 电压波动 双转换式UPS 二、发电机组与UPS的容量匹配 /sundae_meng 最小失真度 THDU 最优化的效率曲线 每毫秒8次换向 包络线误差THDU=15%，发电机容量 = 1.5 2.5倍UPS输出容量; THDU=10%，发电机容量 = 3 5倍UPS输出容量; THDU= 5%， 发电机容量 = 6 7倍UPS输出容量；否则必须 在UPS之前加装滤波器，以消除谐波影响，才能使得: 发电机容量 = 1.5 2.5倍 UPS额定输出容量 二、发电机组与UPS的容量匹配 /sundae_meng 由上表及上述举例可见，发电机与UPS配合的好坏或兼容性 ，主要取决于发电机输出阻抗和UPS的输入电流失真度。 u结论 电源失真度通常以总电压谐波失真度THDU来表示。计算 失真度时通常需要以下参数： n短路电压Uccx：用于计算变压器类电源的阻抗，有时也用Uscx表示； n亚瞬态电抗X”d：用于计算发电机类电源的阻抗，有时也用Uscx表示。 下表给出了各种供电设备的短路电压： 二、发电机组与UPS的容量匹配 /sundae_meng u结论 除此之外，UPS还应具有与发电机配合的重要功能： nUPS应具有斜坡启动功能，保证整流器在发电机上逐渐启动，启动过程 应持续大约10秒钟；当市电恢复时，整流器应可以通过一个辅助开关逐 渐斜坡停止，从而避免干扰其它负载，防止发电机飞车。 nUPS还应具有延时启动的功能，防止所有负载在发电机上同时启动，造 成发电机过载，延迟时间为0-255秒。 nUPS应具有发电机运行时的第二级充电限流，防止由于发电机出力不足 ，而电池组却需要很大充电电流的矛盾，第二级充电限流应为0 0.1C10可调。 nUPS应具有发电机运行时的第二级总电流限流，防止由于发电机出力