UPS與發(fā)電機的兼容性-PPT課件

1、UPS與發(fā)電機的兼容性docin/sundae_meng一、發(fā)電機組的應用延長后備時間發(fā)電機與UPS的兼容性二、發(fā)電機與UPS的容量匹配UPS輸入的THDI是影響發(fā)電機的原因發(fā)電機的亞瞬態(tài)電抗發(fā)電機的輸出阻抗網側其它負載允許的THDU是選擇發(fā)電機容量的關鍵結論目錄docin/sundae_meng延長供電系統(tǒng)的后備時間在某些應用場合，為了提供足夠長的后備時間以應付電網斷電，最好使用發(fā)電機組來對市電進行備份。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間所帶來的復雜問題，例如占地面積、承重、維護保養(yǎng)、散熱、高成本等。一、發(fā)電機組的應用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機組的兼

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

3、12脈沖濾波器或PFC整流器時則與發(fā)電機組完全兼容。一、發(fā)電機組的應用UPS與發(fā)電機的兼容性 2） 容性電流濾波器當UPS輸入端安裝有LC諧波濾波器時，由于UPS處于起動延時，有功功率等于零，則發(fā)電機組只為UPS前端的濾波器提供容性電流；docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機的兼容性 2） 容性電流發(fā)電機功率因數(shù)曲線一、發(fā)電機組的應用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機的兼容性 2） 容性電流濾波器的功率因數(shù)一、發(fā)電機組的應用30%負載非補償 LC濾波器docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機的兼容性 3）UPS和發(fā)電機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)電機組產生影響。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)電機組。對于無源LC濾波器，可以采用帶接觸器的濾波器或補償式濾波器來解決有關容性電流的問題。一、發(fā)電機組的應用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機的兼容性 4）諧波發(fā)電機組的亞瞬態(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可能會對上線母排的總諧波電壓失真度THDU產生更大的影響。一、發(fā)電機組的應用docin/sundae_mengUPS與發(fā)電機的兼容性 5）發(fā)電機組頻率的穩(wěn)定性發(fā)

5、電機為UPS供電期間，其輸出頻率可能會發(fā)生波動，因為負載的瞬間變化，不能使機械式調速器在瞬間完成調整，所以為UPS供電的發(fā)電機必須具有電子調速器裝置。發(fā)電機頻率不穩(wěn)定的現(xiàn)象可能會對線交互式UPS所帶的負載產生問題，因為發(fā)電機組的頻率變化可能導致這種UPS多次切換到電池供電（頻率超限），然后再切換回發(fā)電機組，這樣的重復現(xiàn)象可能導致發(fā)電機與電池組交替供電的“振蕩”現(xiàn)象（發(fā)電機在頻率設置點周圍不能穩(wěn)定）。對雙轉換式UPS，輸出電力由逆變器調節(jié)，從而避免了這種問題。一、發(fā)電機組的應用docin/sundae_mengUPS輸入的THDI是影響發(fā)電機的原因發(fā)電機的亞瞬態(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)電機更容易受到非線性負載的影響；在同樣的負載電流失真度THDI條件下，發(fā)電機的電壓失真度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)；導線的電流趨膚效應(Skin effect)。發(fā)電機的不穩(wěn)定運行反作用于UPSUPS旁路輸入頻率頻繁地超限、不同步報警；整流器輸入電壓不穩(wěn)定、電池頻繁放電。二、發(fā)電機組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng電源阻抗 Zs 與負載阻抗 Zc的

7、比值普通 UPS 發(fā)電機變壓器自由頻率的脈寬調制 UPSZsZc%50 _100 _0150 _輸出阻抗的頻率響應不同的電源設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)電機組與UPS的容量匹配docin/sundae_mengUPS產生完美的正弦波使用雙轉換 double conversion 技術的UPS連續(xù)地再生電壓和頻率逆變器的軟啟動消除了對發(fā)電機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間斷和停電電壓波動雙轉換式UPS二、發(fā)電機組與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次換向包絡線誤差1%輸出電壓波形自由頻率脈寬調制波形1000025507510092959594.5效率 (%)負載 (%)UPS產生完美的正弦波采用自由頻率“free-frequency”脈寬調制技術(專利) 對于非線性負載，輸出電壓諧波失真度THDU小于 3%；從 25%到100% 負載時，具有卓越的高效率。二、發(fā)電機組與UPS的容量匹配docin/sundae_mengZsZcZsZc%F (Hz)電源阻抗 Zs 與負載阻抗 Zc的比值普通 UPS 發(fā)電機變壓器自由頻率的脈寬調制 UPS50 _100 _0150 _50

9、250500750* Zs表示變壓器、發(fā)電機、 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)電機組與UPS的容量匹配docin/sundae_mengF (Hz)發(fā)電機短路電壓UPS逆變器短路電壓50 _100 _050250500750150高輸出阻抗的發(fā)電機不適于非線性負載發(fā)電機短路電壓 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UccH1=1%UccH1 =15%UccH5 2%Ucc %UccH

10、5 = 5x15% =75% 二、發(fā)電機組與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)電機旋轉式 UPS二、發(fā)電機組與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)電機組與UPS的容量匹配設：一

11、臺功率為1000 kVA 的變壓器，其短路電 壓Uscx = 5%，為一臺400 kVA UPS 供電： P輸入 = P輸出 x 1.2 (經驗數(shù)值) = 400 x 1.2 = 480 kVA 相對短路電壓：如果是一臺同等容量的發(fā)電機組供電，其亞瞬態(tài)電抗： Xd = 16%，則： Uscx = 0.077對應： THDU = 17%使用這個數(shù)值以及右圖中的曲線（控制角20），可以計算出UPS產生的諧波電流導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)電機的原因二、發(fā)電機組與UPS的容量匹配THDI=30.68% THDU=5.21% PF=0.33docin/sundae_meng發(fā)電機供電，UPS100%負載THDI=5.8% THDU=5.2% PF=0.96二、發(fā)電機組與UPS的容量匹配UPS輸入的THDI是影響發(fā)電機的原因另一臺特殊發(fā)電機供電，UPS100%負載THDI=28.7% THDU=34.5% PF=0.76docin/sundae_meng對于不同的負載，下表給出了所允許的THDU值網側其它負載允許的THDU是選擇發(fā)電機容量的關鍵THDU=15%，發(fā)電機容量 = 1.5 2.5倍UPS輸

13、出容量;THDU=10%，發(fā)電機容量 = 3 5倍UPS輸出容量;THDU= 5%， 發(fā)電機容量 = 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)電機容量 = 1.5 2.5倍 UPS額定輸出容量二、發(fā)電機組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng由上表及上述舉例可見，發(fā)電機與UPS配合的好壞或兼容性，主要取決于發(fā)電機輸出阻抗和UPS的輸入電流失真度。結論電源失真度通常以總電壓諧波失真度THDU來表示。計算失真度時通常需要以下參數(shù)：短路電壓Uccx：用于計算變壓器類電源的阻抗，有時也用Uscx表示；亞瞬態(tài)電抗X”d：用于計算發(fā)電機類電源的阻抗，有時也用Uscx表示。下表給出了各種供電設備的短路電壓：二、發(fā)電機組與UPS的容量匹配docin/sundae_meng結論除此之外，UPS還應具有與發(fā)電機配合的重要功能：UPS應具有斜坡啟動功能，保證整流器在發(fā)電機上逐漸啟動，啟動過程應持續(xù)大約10秒鐘；當市電恢復時，整流器應可以通過一個輔助開關逐漸斜坡停止，從而避免干擾其它負載，防止發(fā)電機飛車。UPS還應具有延時啟動的功能，防止所有負載在發(fā)電機上同時啟動，造成發(fā)電機過載，延遲時間為0-255秒。UPS應具有發(fā)電機運行時的第二級