UPS输出功率因素

UPS输出功率因素（UPS限定的最佳负载功率因素）

UPS输出功率因素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。例如计算机类型的负载，其功率因素的典型值是~。负载功率因素低时,所吸收的无功功率就大,这就会增大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,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素做为其电路设计时限定的最佳输出功率因素指标,一般在左右。当负载的功率因素大于或者小于UPS电路设计时限定的最佳输出功率因素时,UPS就没有能力输出最大额定功率。

UPS的输出功率因素表征UPS对付非线性负载的能力,因此被列为UPS的一项重要输出能力指标。输出功率因素越低,则带非线性负载的能力就越强,若UPS 的输出功率因素做到超前~+滞后,那么这台UPS就可带任何性质的负载,因为~+的功率因素包括了0~1功率因素任何性质的负载,比如100KVA的UPS输出功率因素为超前~滞后,它的含义就是:当负载功率因素为时,该UPS最大可输出60KW的有功功率和80KVAR的无功功率;当负载功率因素为时,该UPS最大可输出90KW 的有功功率和43KVAR的无功功率。有的人认为功率因素和的UPS是一样的,这是错误的,比如对100KVA的UPS来说,功率因素为的UPS可给出无功功率,而输出功率因素为的UPS,可给出的无功功率为60KVAR.在带计算机这样的负载时就显出优劣来了。举个例子来说:“奔腾133PC+15”显示器的功耗为170VA,其功率因素范围为~,以功率因素为计算,那么,每台机器需要的有功功率为P=170*=119W,无功功率Q=170*√=,于是两种输出功率因素的UPS所能提供的无功功率的差被Q 除就得(台)。也就是说:功率因素为的100KVA的UPS比功率因素为的同容量的UPS多带90多台显示器系统。

简单地讲,当UPS限定的最佳负载功率因素被确定后,如果负载的实际功率因素小于UPS限定的最佳功率因素时,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最大的无功功率的输出能力决定;如果负载的实际功率因素大于UPS的最佳负载功率因素时,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。UPS的实际工作容量与负载功率因素的关系表示在表1~3中。

100KVA UPS输出的最大的有功功率和无功功率(表1)

100KVA UPS负载需要的有功功率和无功功率(表2)

在不同实际负载功率因素下UPS的输出容量(表3)

在做表3时,遵循了以下两点规定:

1.在负载的功率因素确定后,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,当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)也会按功率因素比例关系下降的。

2.在UPS确定了最佳负载功率因素后,即确定了它的输出最大有功功率

和无功功率,而其实际输出的有功功率和无功功率的比例关系则由负载功率因素确定,而不是由UPS确定的最佳负载功率因素确定。

从表3可以得出以下几点结论:

1.只有负载的实际功率因素与UPS限定的最佳负载功率因素相同时,UPS的输出功率才能达到100%。

2.负载的实际功率因素大于UPS限定的最佳负载功率因素时,传输给负载的有功功率受到限制(达到最大值),因负载功率因素是固定不变的,所以UPS的输出的无功功率也要下降,结果使UPS输出的总容量下降,即降额使用。反之, 当负载的实际功率因素小于UPS限定的最佳负载功率因素时,传输给负载的无功功率受到限制(达到最大值),因负载功率因素是固定不变的,所以UPS的输出的有功功率也要下降,结果也是使UPS输出的总容量下降,即降额使用。如表3中的红色数值即为受限值。

3.当UPS限定的最佳负载功率因素为1时,这是一种理想的特殊情况。在这种情况下,只有负载功率因素也为1(纯电阻性负载)时,UPS才全额输出;否则当负载功率因素不为1时,它需要一定的无功功率,而UPS又不能给出, 在负载功率因素确定的情况下,没有无功功率输入,自然也就没有有功功率输入,这意味着负载不能正常运行。

在实际配电时,并没有上面的严格限制,因为:

1.大多数UPS功率容量设计有一定的余量,它所限定的最佳负载功率因素实际上是一个范围,而不是一个固定的值;

2.虽然实际负载的功率因素超出了UPS的最佳负载功率因素范围,但是,由于负载量很小,甚至只有UPS额定容量30%~50%,所以功率因素匹配的问题并不突出;

3.当负载容量较大,实际的负载功率因素又超出了UPS限定的最佳负载功率因素范围,系统仍然正常工作,只是此时UPS逆变器的工作状态可能超出设计的正常工作范围,这种情况对UPS逆变器工作的可靠性是极为不利的。

上述文章摘自《UPS高可用供电系统设计与应用》张广明着