UPS與發(fā)電機(jī)的兼容性-PPT課件

1、UPS與發(fā)電機(jī)的兼容性docin/sundae_meng一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用延長后備時(shí)間發(fā)電機(jī)與UPS的兼容性二、發(fā)電機(jī)與UPS的容量匹配UPS輸入的THDI是影響發(fā)電機(jī)的原因發(fā)電機(jī)的亞瞬態(tài)電抗發(fā)電機(jī)的輸出阻抗網(wǎng)側(cè)其它負(fù)載允許的THDU是選擇發(fā)電機(jī)容量的關(guān)鍵結(jié)論目錄docin/sundae_meng延長供電系統(tǒng)的后備時(shí)間在某些應(yīng)用場合，為了提供足夠長的后備時(shí)間以應(yīng)付電網(wǎng)斷電，最好使用發(fā)電機(jī)組來對市電進(jìn)行備份。這種解決方案避免了使用龐大的電池組來提供較長的后備時(shí)間所帶來的復(fù)雜問題，例如占地面積、承重、維護(hù)保養(yǎng)、散熱、高成本等。一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機(jī)組的兼

2、容性1）負(fù)載的階躍變化當(dāng)電氣系統(tǒng)連接到發(fā)電機(jī)組時(shí)，沉重的負(fù)載將在發(fā)電機(jī)組上形成較大的沖擊電流，嚴(yán)重時(shí)將引起發(fā)電機(jī)組的停止。為了避免這種現(xiàn)象，由發(fā)電機(jī)供電的主要負(fù)載UPS必須配備保證整流器漸進(jìn)起動(dòng)的裝置，電流的爬升過程會(huì)持續(xù)大約6到10秒鐘。當(dāng)市電恢復(fù)正常時(shí)，整流器可以通過一個(gè)輔助開關(guān)逐漸地停機(jī)，以便避免發(fā)電機(jī)組的“飛車”，騷擾發(fā)電機(jī)組上的其它負(fù)載（精密空調(diào)、應(yīng)急照明等）。一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用docin/sundae_meng發(fā)電機(jī)組只能提供相當(dāng)于10到30% In的容性電流；使用LC濾波器時(shí)必須正確分析，以保證發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行；使用帶接觸器的濾波器或補(bǔ)償式LC濾波器就可解決這個(gè)問題；當(dāng)使用有源

3、12脈沖濾波器或PFC整流器時(shí)則與發(fā)電機(jī)組完全兼容。一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用UPS與發(fā)電機(jī)的兼容性 2） 容性電流濾波器當(dāng)UPS輸入端安裝有LC諧波濾波器時(shí)，由于UPS處于起動(dòng)延時(shí)，有功功率等于零，則發(fā)電機(jī)組只為UPS前端的濾波器提供容性電流；docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機(jī)的兼容性 2） 容性電流發(fā)電機(jī)功率因數(shù)曲線一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機(jī)的兼容性 2） 容性電流濾波器的功率因數(shù)一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用30%負(fù)載非補(bǔ)償 LC濾波器docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機(jī)的兼容性 3）UPS和發(fā)電機(jī)組的各自額定功率控制UPS上線母排上的電壓諧

4、波失真度，避免對輸出阻抗較高的發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生影響。配備有PFC整流器或THM有源12脈沖整流器的UPS，其輸入功率因數(shù)很高（大于 0.9），因此，能最有效地使用發(fā)電機(jī)組。對于無源LC濾波器，可以采用帶接觸器的濾波器或補(bǔ)償式濾波器來解決有關(guān)容性電流的問題。一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機(jī)的兼容性 4）諧波發(fā)電機(jī)組的亞瞬態(tài)電抗Xd通常比變壓器的短路電壓Uscx 高24倍，因此UPS整流器吸收的諧波電流THDI可能會(huì)對上線母排的總諧波電壓失真度THDU產(chǎn)生更大的影響。一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機(jī)的兼容性 5）發(fā)電機(jī)組頻率的穩(wěn)定性發(fā)

5、電機(jī)為UPS供電期間，其輸出頻率可能會(huì)發(fā)生波動(dòng)，因?yàn)樨?fù)載的瞬間變化，不能使機(jī)械式調(diào)速器在瞬間完成調(diào)整，所以為UPS供電的發(fā)電機(jī)必須具有電子調(diào)速器裝置。發(fā)電機(jī)頻率不穩(wěn)定的現(xiàn)象可能會(huì)對線交互式UPS所帶的負(fù)載產(chǎn)生問題，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的頻率變化可能導(dǎo)致這種UPS多次切換到電池供電（頻率超限），然后再切換回發(fā)電機(jī)組，這樣的重復(fù)現(xiàn)象可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)與電池組交替供電的“振蕩”現(xiàn)象（發(fā)電機(jī)在頻率設(shè)置點(diǎn)周圍不能穩(wěn)定）。對雙轉(zhuǎn)換式UPS，輸出電力由逆變器調(diào)節(jié)，從而避免了這種問題。一、發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用docin/sundae_mengUPS輸入的THDI是影響發(fā)電機(jī)的原因發(fā)電機(jī)的亞瞬態(tài)電抗（Sub-transient

6、Uscx = 1220 %）Uscx通常大于電力變壓器的短路阻抗（Uccx = 46 %），因此發(fā)電機(jī)更容易受到非線性負(fù)載的影響；在同樣的負(fù)載電流失真度THDI條件下，發(fā)電機(jī)的電壓失真度THDU大于變壓器的THDU。UPS的諧波電流使發(fā)電機(jī)損耗明顯增大磁滯損耗正比于電流頻率 ph = F(f)；渦流損耗正比于電流頻率的平方 pe= F(f2)；導(dǎo)線的電流趨膚效應(yīng)(Skin effect)。發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行反作用于UPSUPS旁路輸入頻率頻繁地超限、不同步報(bào)警；整流器輸入電壓不穩(wěn)定、電池頻繁放電。二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng電源阻抗 Zs 與負(fù)載阻抗 Zc的

7、比值普通 UPS 發(fā)電機(jī)變壓器自由頻率的脈寬調(diào)制 UPSZsZc%50 _100 _0150 _輸出阻抗的頻率響應(yīng)不同的電源設(shè)備具有不同的輸出阻抗： 輸出阻抗隨電源頻率而改變降低電源阻抗減小輸出電壓失真度F (Hz)50250(H5)500(H10)750(H15)諧波頻率二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_mengUPS產(chǎn)生完美的正弦波使用雙轉(zhuǎn)換 double conversion 技術(shù)的UPS連續(xù)地再生電壓和頻率逆變器的軟啟動(dòng)消除了對發(fā)電機(jī)的沖擊電流最少地使用電池放電完美的正弦波干擾和諧波頻率波動(dòng)間斷和停電電壓波動(dòng)雙轉(zhuǎn)換式UPS二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/

8、sundae_meng最小失真度 THDU 最優(yōu)化的效率曲線每毫秒8次換向包絡(luò)線誤差1%輸出電壓波形自由頻率脈寬調(diào)制波形1000025507510092959594.5效率 (%)負(fù)載 (%)UPS產(chǎn)生完美的正弦波采用自由頻率“free-frequency”脈寬調(diào)制技術(shù)(專利) 對于非線性負(fù)載，輸出電壓諧波失真度THDU小于 3%；從 25%到100% 負(fù)載時(shí)，具有卓越的高效率。二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_mengZsZcZsZc%F (Hz)電源阻抗 Zs 與負(fù)載阻抗 Zc的比值普通 UPS 發(fā)電機(jī)變壓器自由頻率的脈寬調(diào)制 UPS50 _100 _0150 _50

9、250500750* Zs表示變壓器、發(fā)電機(jī)、 電源電纜等的阻抗* Zs表示UPS的阻抗 U = Z I諧波頻率ZsZc輸出阻抗對失真度的影響電源的輸出電壓 THDU 取決于它自身的輸出阻抗二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_mengF (Hz)發(fā)電機(jī)短路電壓UPS逆變器短路電壓50 _100 _050250500750150高輸出阻抗的發(fā)電機(jī)不適于非線性負(fù)載發(fā)電機(jī)短路電壓 UCC 隨諧波頻率的增加而線性增大：Hn UCC = n x H1 UCC自由頻率PWM逆變器短路電壓 UCC 與頻率的變化基本無關(guān)UccH1=1%UccH1 =15%UccH5 2%Ucc %UccH

10、5 = 5x15% =75% 二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng輸出阻抗的舉例具有自由頻率PWM 逆變器的UPSZ = Ucc x U2SZ = 輸出阻抗Ucc = 短路電壓S = 視在功率U = 輸出電壓Z = 4 x 4002 = 32 m2x105100 例：200kVA變壓器， U=400VUccH1=1%Z = 8 m Z = 32 mZ = 120 mUccH1=4%一般電力 變壓器UccH1=15%發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)式 UPS二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng20輸出阻抗對失真度的影響（舉例）二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配設(shè)：一

11、臺(tái)功率為1000 kVA 的變壓器，其短路電 壓Uscx = 5%，為一臺(tái)400 kVA UPS 供電： P輸入 = P輸出 x 1.2 (經(jīng)驗(yàn)數(shù)值) = 400 x 1.2 = 480 kVA 相對短路電壓：如果是一臺(tái)同等容量的發(fā)電機(jī)組供電，其亞瞬態(tài)電抗： Xd = 16%，則： Uscx = 0.077對應(yīng)： THDU = 17%使用這個(gè)數(shù)值以及右圖中的曲線（控制角20），可以計(jì)算出UPS產(chǎn)生的諧波電流導(dǎo)致的上線電壓總諧波失真度為： THDU% = 7.4%docin/sundae_meng市電供電，UPS空載 發(fā)電機(jī)供電，UPS空載 THDI=22.4% THDU=5.82% PF=0.

12、36UPS輸入的THDI是影響發(fā)電機(jī)的原因二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配THDI=30.68% THDU=5.21% PF=0.33docin/sundae_meng發(fā)電機(jī)供電，UPS100%負(fù)載THDI=5.8% THDU=5.2% PF=0.96二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配UPS輸入的THDI是影響發(fā)電機(jī)的原因另一臺(tái)特殊發(fā)電機(jī)供電，UPS100%負(fù)載THDI=28.7% THDU=34.5% PF=0.76docin/sundae_meng對于不同的負(fù)載，下表給出了所允許的THDU值網(wǎng)側(cè)其它負(fù)載允許的THDU是選擇發(fā)電機(jī)容量的關(guān)鍵THDU=15%，發(fā)電機(jī)容量 = 1.5 2.5倍UPS輸

13、出容量;THDU=10%，發(fā)電機(jī)容量 = 3 5倍UPS輸出容量;THDU= 5%， 發(fā)電機(jī)容量 = 6 7倍UPS輸出容量；否則必須在UPS之前加裝濾波器，以消除諧波影響，才能使得: 發(fā)電機(jī)容量 = 1.5 2.5倍 UPS額定輸出容量二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng由上表及上述舉例可見，發(fā)電機(jī)與UPS配合的好壞或兼容性，主要取決于發(fā)電機(jī)輸出阻抗和UPS的輸入電流失真度。結(jié)論電源失真度通常以總電壓諧波失真度THDU來表示。計(jì)算失真度時(shí)通常需要以下參數(shù)：短路電壓Uccx：用于計(jì)算變壓器類電源的阻抗，有時(shí)也用Uscx表示；亞瞬態(tài)電抗X”d：用于計(jì)算發(fā)電機(jī)類電源的阻抗，有時(shí)也用Uscx表示。下表給出了各種供電設(shè)備的短路電壓：二、發(fā)電機(jī)組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng結(jié)論除此之外，UPS還應(yīng)具有與發(fā)電機(jī)配合的重要功能：UPS應(yīng)具有斜坡啟動(dòng)功能，保證整流器在發(fā)電機(jī)上逐漸啟動(dòng)，啟動(dòng)過程應(yīng)持續(xù)大約10秒鐘；當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)，整流器應(yīng)可以通過一個(gè)輔助開關(guān)逐漸斜坡停止，從而避免干擾其它負(fù)載，防止發(fā)電機(jī)飛車。UPS還應(yīng)具有延時(shí)啟動(dòng)的功能，防止所有負(fù)載在發(fā)電機(jī)上同時(shí)啟動(dòng)，造成發(fā)電機(jī)過載，延遲時(shí)間為0-255秒。UPS應(yīng)具有發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的第二級(jí)