UPS与容性负载兼容性

关注IT负载的发展趋向UPS与容性负载的兼容性讨论,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。,2020/5/5,2,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。,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,2020/5/5,3,典型的负载特性,电流的谐波频谱,Cos1THDi60%CF=2到3FP=0.7,电压和电流的基波,2020/5/5,4,传统的RCD负载,新增加的PFC滤波器:THDIPF=0.75;THDi=80%负载：P(kW)=S(kVA)xFP=90kW,2020/5/5,13,假设：S(kVA),P(kW),Cos,120kVA,90kW,0.98,120kVAUPS120kVA/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,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=SxFP=225kW,2020/5/5,14,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!,3.传统发电机的输出特性,2020/5/5,15,发电机输出功率因数曲线图,3.传统发电机的输出特性,2020/5/5,16,发电机输出功率因数曲线（理论曲线）,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,2020/5/5,17,ZsZc,%,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_,50,250,500,750,*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=ZI,谐波频率,容性负载对发电机运行时的潜在威胁,2020/5/5,18,容性负载,500kVA,400kVAUPS,320kWCos=0.9超前,发电机可提供的容性功率：113kVARmax,负载需要的容性功率=155kVAR,解决方案：-增容到675kVA发电机或-安装SW60A有源谐波调节器,发电机与负载特性不能兼容,容性负载对发电机运行时的潜在威胁,2020/5/5,19,容性负载,500kVA,400kVAUPS,320kWCos=0.9超前,解决方案：-增容到675kVA发电机,2020/5/5,20,4.新型恒定有功功率输出的UPS,有功功率在0.8滞后Cos0.8超前时不需要功率折算,新型UPS输出容量对Cos的功率折算表,采用新型的具有恒定有功功率输出的UPS系列，以满足所有类型的负载（包括刀片式服务器）供电在负载功率因数0.8滞后Cos0.8超前范围内，UPS输出的有功功率基本保持不变，因此UPS容量无需功率折算,2020/5/5,21,4.新型恒定有功功率输出的UPS,2020/5/5,22,新型UPS输出功率因数曲线图1,感性滞后,容性超前,100%kVA,Cos0,8,Cos0.7,Cos0.6,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,2,0,8,0,6,0,4,1,在0.8滞后Cos0.8超前的范围内，有功功率无需折算,100%kW,4.新型恒定有功功率输出的UPS,0.2,0.4,0.6,0.8,2020/5/5,23,新型UPS输出功率因数曲线图2,感性滞后,容性超前,100%kVA,Cos0,8,Cos0.7,Cos0.6,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,2,0,8,0,6,0,4,1,0.2,0.4,0.6,0.8,在0.8滞后Cos0.9超前的范围内，有功功率无需折算,100%kW,4.新型恒定有功功率输出的UPS,上例2:电容性负载负载:S=250kVA;PF=0.9超前;THDi=15%负载：P=SxFP=225kW,2020/5/5,24,4.新型恒定有功功率输出的UPS,假设：S=250kVA,P=225kW,Cos=0.92超前,2020/5/5,25,容性负载,5.有源谐波调节器的解决方案,SineWave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,400kVAUPS,320kWCos=0,9超前,选择SineWave=60A,2020/5/5,26,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THDi20%时，CosFP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,2020/5/5,27,梅兰日兰创新、发展的40年,2020/5/5,28,第一代三相5-15kVAUPS由MerlinGerin设计生产,2000,1964,1996,2004,Schneider重组电气集团,1stLBO创建MGEUPSSYSTEMS,2ndLBO,85%,15%,关于MGEUPSSYSTEMS,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%MGEUPSSYSTEMS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、