UPS输出功率和负载容量关系探讨

1、? UPS俞出功率和负载容量关系探讨?2011-8-30 14:36:49 作者：UPS应用 来源：UPS应用 访问:530 评论:0? 收藏此信息推荐给朋友举报此信息? UPS额定输出功率是 UPS的一个重要参数，也是选择UPS的一个 重要指标。在实际应用中，人们往往将负载功率因数与 UPS输出功 率因数等同考虑，忽视负载功率因数与 UPS功率因数需要进行匹配 才能提高UPS效率，造成UPS容量的浪费或容量选择不足问题， 影响UPS的正常使用。UPS额定输出功率是UPS的一个重要参数，也是选择UPS 的一个重要指标。在实际应用中，人们往往将负载功率因数与UPS输出功率因数等同考虑，忽视负载功

2、率因数与 UPS功率因数需要进 行匹配才能提高UPS效率，造成UPS容量的浪费或容量选择不足 问题，影响UPS的正常使用。一、UPS容量的相关因素与UPS容量相关的电气参数包括额定视在功率 （kVA）、额定有 功功率（kW）、过载能力和短路能力。UPS的额定容量是以额定输出 的视在功率（kVA）和有功功率（kW）标度的，其输出的功率因数为：PF=kW/kVA过载能力和短路能力描述了 UPS 的极限容量，表示 UPS 在极 短时间所允许的最大工作能力。选用 UPS 时还需要考虑 UPS 安装的环境、容量是否有更新的 要求、 UPS 系统配置所需的电气条件，如：上线电源容量、接地系 统、是否有发电

3、机供电等。二、负载容量的相关因素负载的容量是由负载类型（线性负载和非线性负载）、额定电 压、额定电流、输入功率因数、峰值因数、启动电流、工作时的最 大电流等因素决定的。线性负载在正弦波电压的作用下吸收与电压同频率的正弦波电流，这个电流相对于电压相位差为，线性负载功率因数为 PF =Cos。如标准的照明白炽灯泡、电加热器、阻性负载、电动机、变非线性（或失真性）负载在正弦电压的作用下吸收与电压同频 率的周期电流，但不是正弦波电流，其电流是基波电流和频率是基 波频率整数倍的谐波电流的合成。包括输入端具有开关型电源来为 电子电路供电的所有装置（例如整流器，充电器，开关电源，调光器，变频调速器， 电子计

4、算机， 感应电炉 ,荧光灯 ,微波炉， 电视机， ，传真机等)。对于非线性负载，其功率因数PF不等于CosO。三、负载容量的计算实际上，精确计算负载容量是一个非常复杂的计算过程，这是 因为：(1) 负载总容量 S 不等于各个负载容量之和，即：SzSi+S2+S3+.+Sn。对于线性负载，必须用不同的cos所对应的角度来计算矢量和；而对于非线性负载，则不能用矢量和来进行计算。(2) 负载的合成功率因数 PF 必须在现场进行实际测量或根据以 往的经验进行估算。(3) 负载有功功率是可以直接相加的 (不存在相位差 )：P=PF*S=SPFi*Si(4) 对于输出功率因数按0.8设计的UPS，当负载的

5、功率因数PF 为 0.8 时，则 UPS 有功功率最高为 Pn=0.8*Sn ；当负载的功率 因数PFvO.8时，贝V UPS有功功率为 Pn二PF*Sn。其中：Sn为UPS 的输出视在功率， Pn 为 UPS 的输出有功功率， P 为负载的有功功率。因此必须选用 Pn>P 的 UPS 才能满足要求。四、UPS 容量与负载容量的关系UPS 输出功率因数的大小是由负载性质决定的， 负载正常运行 时不但要从 UPS 吸收有功功率， 还要吸收无功功率。 负载功率因数 低时，所吸收的无功率功率就大， 这会增大 UPS 逆变器的工作难度， 增大损耗，影响其可靠性。由于 UPS 输出能力的局限性，

6、它不可能满足任意性质负载的要 求，而只是约定以计算机类负载的输入功率因数作为其电路设计时 限定的最佳输出功率因数指标， 一般在 0.7 或 0.8 。当负载的功率因 数大于或者小于 UPS 电路设计时限定的最佳输出功率因数时， UPS 就没有能力输出最大额定功率。1、UPS 的输出功率因数与 UPS 输出功率的关系UPS 的输出功率因数越低，则带非线性负载的能力就越强，若UPS的输出功率因数做到超前-0.0+0.0滞后，那么这台UPS就 可带任何性质的负载，因为-0.0+0.0的功率因数包括了 01功率 因数任何性质的负载， 比如 60KVA 的 UPS 输出功率因数超前 0.6 0.9 滞后

7、，它的含义就是：当负载功率因数为 0.6 时， UPS 最大输 出 36KW 的有功功率和 48KVAR 的无功功率；当负载功率因数为0.9 时， UPS 最大输出 54KW 的有功功率和 26KVAR 的无功功率，见下表:UPS限定的最佳负载功率因款060.70.S0.91最大输出有功功率（KW）3642645460最犬输出无功功率（KVAR）4842.830260有的人认为功率因数 0.7和0.8的UPS是一样的。这是错误的， 比如对100KVA的UPS来说，功率因数 0.7的UPS可给出无功功 率71.4KVAR，而输出功率因数为0.8的UPS，可给出的无功功率 为60KVAR。在带计算

8、机这样的负载时就显出优劣来了。例如： 奔 腾133PC+15显示器的功耗为170VA，其功率因数围为0.60.7， 以功率因数为0.7计算，那么，每台机器需要有功功率为：P=119W， 无功功率Q=121.4VAR，于是两种输出功率因数的 UPS所能提供 的无功功率的差为 71.4KVAR 60KVAR=11.4KVAR,被Q除就得 93.3 （台）。也就是说：功率因数为 0.7的100KVA的UPS比功率 因数为0.8的同容量UPS多带90多台奔腾133P+15'显示器系统。简述地讲，当UPS限定的最佳负载功率因数被确定后，如果负载的实际功率因数小于 UPS限定的最佳负载功率因数时，

9、UPS就 满足不了负载的无功功率要求，它的实际带载能力由它的无功功率 的输出能力决定：如果负载的实际功率因数大于 UPS限定的最佳负 载功率因数时，UPS就满足不了负载的有功功率要求，它的实际带 载能力由它最大的有功功率输出能力决定。在这两种情况下都必须降容使用2、负载功率因数与负载需要的功率的关系在负载的功率因数确定后，它所要吸收的有功功率和无功功率 的比例是固定不变的。也就是说，在UPS给出的有功功率（或无功 功率）不能满足负载的有功功率（或无功功率）的要求时，负载实 际吸收的无功功率（或有功功率）也会按功率因数比例关系下降的。 见下表：负载功率因裁0.60. 10.30. 91负載需要的

10、肓功功率（o）607080 |90100负载需要的无功功率（KVAR）3071.40043503、负载功率因数和UPS输出功率的关系在UPS确定了最佳负载功率因数后，即确定了它的输出最大有 功功率和无功功率，而其实输出的有功功率和无功功率的比例关系 则由负载功率因数确定，而不是由UPS确定的最佳负载功率因数确 定。只有负载的实际功率因数与 UPS限定的最佳负载功率因数相 同时，UPS的输出功率才能达到100% o负载的实际功率因数大于 UPS限定的最佳负载功率因数时，传输给负载的有功功率受到限制（达到最大值），因负载功率因数是 固定不变的，所以 UPS 输出的无功功率也要下降，结果使 UPS

11、输 出总容量下降， 即降额使用。 反之，当负载的实际功率因数小于 UPS 限定的最佳负载功率因数时，输出给负载的无功功率受到限制（达 到最大值）， 因负载功率因数是不变的， 所以 UPS 输出的有功功率 也要下降，结果也是使 UPS 输出容量下降，即降额使用。当 UPS 限定的最佳负载功率因数为 1 时，这是一种理想的特殊 情况。在这种情况下，只有负载功率因数也为 1（纯电阻性负载） 时， UPS 才全额输出；否则当负载的功率因数不为 1 时，它需要一 定的无功功率， 而 UPS 又不能给出， 在负载功率因数确定的情况下 没有无功功率输出，自然也就没有有功功率输出，这意味着负载不 能正常运行。

12、表 3 在不同实际负载功率因数下 UPS 的输出功率负载功率因数BPS睁的爆E率10OTA UPS限足的最崔负载功率因数0. &0. 7o.e0.91.00,6有功功率(KW)6053L, 35453Z620无功功率<KVAR>8071.46043.50UFS输出功率(刘盘)10089,137554-3700-7有功功率(EW)607059. S42.60无功功率<KVAR>61.271.46043.50UPS®出功率(KVQ85.71008460.900.8有功功率MGO70E05S0无功功率(KVAR>4552.5eo43.50UP誇输出功率

13、(kvQ7587.510072.500.9有功功率側607080900无功功率<EVAR>29.2733.91詆花43.50UP呂輸出功率脚£)66 67?7, 78B9L9910001.0宥功功率(KW)£070eo90100无功功率(EVAR>000 J 00输出功率(KW60 )70|6090100UPS额定输出功率因数是在某一负载功率因数下确定的，不同负载功率因数下UPS的输出功率值是不同的，各种 UPS有自己的 规律。大多数UPS功率容量设计有一定的余量， 它所限定最佳负载 功率因数实际上是一贯围，而不是一个固定的值。同一台UPS可以用不同的功率因数为条件， 标注成不同的额定 功率值。各种UPS可适用的负载功率因数围是不相同的， 一般是在 感性功率因数为0.8的条件下确定的。大多数UPS功率