UPS输入谐波电流抑制四种方案比较
UPS供电系统中的谐波及其抑制
供电系统中的谐波及其抑制一、概述在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。
在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。
这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。
因此，谐波是电力质量的重要指标之一。
谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。
谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波产生的原因在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
大功率UPS输入谐波电流抑制四种方案比较
大功率UPS输入谐波电流抑制四种方案比较对大功率UPS来说,如果UPS整流装置为三相全控桥6脉整流器，由整流装置产生的谐波占所有谐波的近25-33%，对电网的危害较大,谐波有可造成配电线缆、变压器发热，降低通话质量，空气开关误动作，发电机喘振等不良后果；谐波按电流相序分为+序（3k+1次，k为0和正整数）、-序（3k+2次，k为0和正整数）、0序（3k次，k为正整数），+序电流使损耗加重，-序电流使电机反转、发热，0序电流使中线电流异常增大。
目前大型UPS输入谐波电流抑制共有4种方案方案1.采用6脉冲UPS+有源谐波滤波器，输入电流谐波<5％（额定负载），输入功率因数0.95。
这种配置，虽然输入指标非常好，但是技术仍不成熟，存在误补偿、过补偿等问题，导致主输入开关误跳闸或损坏等现象；THM有源谐波滤波器技术缺陷为:a)、存在"误补偿"问题：由于它的补偿响应时间长达40ms以上,存在"误补偿"隐患。
当在输入电源上、执行切除/投入操作或在UPS的输入上游侧、作大负载的切除/投入操作时，易产生”误补偿”。
轻者，造成UPS的输入谐波电流”突变”。
严重时，会导致UPS的输入开关"误跳闸"。
b)、可靠性偏低：对于6脉冲+有源滤波器的UPS來说，由于在它的有源滤波器中、使用IGBT管作为它的整流器和变换器的功率驱动管, 其故障率偏高。
相反，对于12脉冲+无源滤波器的UPS來说，在它的滤波器中、使用的是可靠性很高的电感和电容。
c)、降低系统效率,增加运行成本：有源滤波器的系统效率为：93%左右。
对于400KVA UPS并机而言，在满载及按33%的输入谐波电流进行补偿的条件下，如果按毎KW*hr= 0.8元付电费的话，在1年內所需支付的运行费用为：400KVA*0.07/3=9.3KVA; 一年的耗电量为65407KW.Hr, 需要增加的电费开支为：65407X0.8元=5.2万元。
UPS谐波的治理
UPS谐波的治理针对目前市场现状，对UPS产生谐波的处理方法有以下几种：1)6脉冲整流UPS+无源滤波器大功率UPS整流器大都采用晶闸管相控整流电路，在输入侧加装无源滤波器，来吸收谐波和提高功率因数，但是由于受到滤波器的体积和成本的限制，最高可使功率因数提高到0.9 ,电流谐波T HD 5％，而且无源滤波器抑制谐波本质上是频域处理方法，即将非正弦周期电流分解成傅里叶级数，对某些谐波进行吸收，因此只能抑制固定的几次谐波，补偿固定的无功功率。
针对无源滤波器的上述缺点人们提出了在UPS网侧设置有源滤波器对谐波和无功进行补偿。
传统6脉冲三进三出的UPS，主要为5次与7次谐波分量，根据某型号的UPS 谐波实际测量数据某型号大功率UPS谐波实测数据谐波次数5 7 11 13 17 19 23 6脉冲谐波含量32% 3% 8%3% 4% 2% 2%工作原理：滤波器由输入电感（LA、LB、LC）、滤波电感（LA1、LB1、LC1）和滤波电容（C1、C2、C3）组成。
滤波电感和滤波电容组成谐振滤波电路，对3、5、7次谐波呈低阻抗特性，可有效过滤抑制。
输入电感则作为输入电流波形校正，同时能够提高谐振滤波电路的效果；另外，输入电感的感抗值使得滤波回路的总电抗为感抗，减少谐波电流流入电容器和合闸浪涌。
某型号大功率UPS谐波实测数据谐波次数5 7 11 13 17 19 6脉冲+无源滤波器谐波含量2% 1% 7% 2% 3% 2%6脉冲整流UPS+5次谐波滤波器UPS整流装置为三相全控桥6脉整流器，由整流装置产生的谐波占所有谐波的近25-33%加5次谐波滤波器后减小到10%以下, 输入功率因数0.9,可局部减小谐波电流对电网的危害。
这种配置，输入电流谐波仍然偏大，对发电机容量配比要求为1：2以上，并存在导致发电机输出异常升高的隐患，但是该方案是采用无源器件，可靠性高，性价比高。
2)12脉冲整流器上图电路是一种多重化整流电路，由二个三相桥整流电路并联而成。
UPS 系统中的谐波(基础_危害_治理)
谐波的基础_危害_治理负载阻抗在一个周期内是变化的，电流和电荧光灯左图提供了电流的大致形状，但只给出了负载......22423++++k H H35%18%9% THDI=90%相移功率因数。
-UIH3必须小0.2注：假设上述谐波电压不同时达到兼容值；通常限制到6脉冲整流器实测波型畸变情况谐波成分及百分比 N 1 5 7 11 13 17 19 THD IL% 100.00 20.00 14.30 9.10 7.60 5.90 5.30 30 % 线路阻抗 导致的电压畸变Z%5.00 25.0 30.0 40.0 40.0 45.0 45.0V%(5.00) 5.0 4.0 3.5 3.0 2.6 2.4 8.6%12脉冲整流器的波型改善情况谐波成分及百分比 线路阻抗 导致的电压畸变N1 5 7 11 13 17 19 THDIL%100.0 9.1 7.6 10.0%Z%5.00 25.0 30.0 40.0 40.0 45.0 45.0V%(5.00) 3.6 3.1 4.8 %１２脉冲整流器 + １１次谐波滤波器4% 电流谐波负载三相输入 电源30°１１次谐波 滤波器１２ 脉冲整流器UPS输入谐波电流分析对比（不同整流器）HARMONIC REDUCTION PERFORMANCE - % HARMONIC CURRENT HARMONIC 6 PULSE NUMBER RECTIFIER 5 7 11 13 17 19 32 3 8 3 4 2 6 PULSE + FILTER 2 1 7 2 3 2 12 PULSE RECTIFIER 1 1 9 4 1 1 12 PULSE + FILTER 1 1 3 2 1 1IGBT 整流器拓朴1 2 3 4 5 6 7 8 A B4 MAINTENANCE BYPASSMaintenance BypassBypassInput EMI filter B3 S1~S3B Neutral STATIC BYPASSNeutralB3 C B1 F1~F3 S7~S9 L11~L13 L21~L23 H1 H2 H3 H7 L8 H8 H4 H5 H6 I1 I2 I3 I7 C7 I8 I4 I5 I6BalancerL4~L6 CT1 F5~F7 CT2 CT3 S4~S6 CT4 B2 CT5 CT6MAIN C1~C3 DC8C4~C6Output EMI filterD1L7 F9F10EIGBT RectifierD2IGBT Inverter External batteryVersion Designer Title Version CODE Product Paradigm UPS 60,80kVA@400V 8 Power circuit Date Sep 13,2002Battery cabinetFCharger/DC -DC Boost1 2 3 4567IGBT 整流器拓朴原理3 ph/4w IGBT active rectifieriL iaW3 C6 W3 C7L1U+ U-L2L3W3C2C2C3IGBT Rectifier LC filterIGBT整流、绿色电源YHDi<3% 输入功率因数近似为180kVA input THDi and PF with 400V rating voltage 100% linear 100% nonlinear 2.353 2.630 THDi_A (%) 1.941 2.420 THDi_B (%) 2.439 2.030 THDi_C (%) 0.9993 0.9998 PF_A 0.9998 0.9999 PF_B 0.9997 0.9999 PF_CVoltageCurrent谐波治理的比较_按频谱分析35 30 25 20 15 10 5 0 H5 H7 H 11 H 13 H 17 12P+11 H 19 THDI IGBT 6 pulses 12 pulses6P+LC滤波+有源滤波器Liebert AHF安装简单只需：2 个电流传感器Liebert AF联接在电源输入端谐波治理的比较_按标准分析Hk %H1 IEC 610003-4 21,6% 10,7% 7,2% 3,8% 3,1% 2,0% 1,2% 1,1% 25% 无滤波器 32% 3,5% 7% 2,7% 2,5% 2,1% 35% LC 滤波器 2,9% 1,9% 3,8% 1,9% 1,7% 1,3% 6% 12 脉冲 2,8% 1,5% 6 9,1% 4,7% 1% 0,7% 10%12P+11 或 有源滤波器H3 H5 H7 H9 H11 H13 H17 H19 THDI2,5% 1,5% 2% 0,5% 1,1% 0,9% 4%12P＋11th LC 或有源滤波器能最优地解决谐波问题。
浅析UPS电源输入电流谐波和输出有功功率问题
[1]钟景华.UPS电源输入电流谐波和输出有功功率问题探讨[J].电气应用，2011，03：18-20.
[2]李成章.谐波电流的污染[J].电源世界，2007，06：15-24.
首先，谐波的存在会对发电设备造成危害。发电设备的运行需要耗费大量的能源，如何有效的节约能源已经成为了社会关注的主要问题，谐波的存在对发电设备的危害主要体现在会对增加发电设备能源消耗量这一方面，对于能源的节约十分不利。
其次，谐波的存在还会对输电设备造成危害。其中增加输电设备的损耗以及引发谐振是危害的主要体现。对于输电设备而言，保证其运行的可靠性与稳定性十分重要，但上述问题的存在均会对其稳定性造成影响，由此可见，谐波对于输电设备的运行会产生十分严重的不良影响。
另外，UPS电源整流采用12脉冲整流器以及IGBT整流器也能够达到降低谐波污染的目的。其中，12脉冲整流器采用了传统的整流器结构，相比6脉冲整流器而言，增加了一个移相变压器以及一组6脉冲整流器，同时，在一个周期内，共包括12个晶闸管顺序导通，通过12脉冲整流器加输入滤波器的方式，能够达到解决谐波污染的作用。相对而言，IGBT整流器主要采用脉宽调制的方式，将载波频率提高到了8300Hz，与12脉冲整流器相比，其性能得到了一定程度的改善，实验显示，其电流波形均为正弦波，可见其很好的降低了对电网的污染。
结论：
综上所述，UPS电源在运行过程中发生谐波问题，为解决上述问题，可以将无源谐波滤波器以及有源滤波器应用到电源的运行过程中，并且，选择合适的UPS电源整流方式，也可以降低谐波污染。除此之外，还要针对不同的负载率，对电源输出有功功率进行计算，这样才能对电源的性能实现及时的了解与控制，从而提高电源质量。
1 UPS电源输入电流谐波概述
目前，绿色节能已经成为了社会对电子信息系统机房运行的主要要求，绿色节能目的的达成会受到谐波的影响。根据UPS电源的特点，在其运行过程中，会对电网造成污染，而污染的产生则由电源输入电流谐波问题造成在，为解决上述问题，对UPS电源的输入功率因数进行控制十分重要。针对UPS电源的输入电流谐波问题，我国对此进行了严格的规定，要求在3-39次的范围内，UPS电源输入电流谐波必须控制在15%以下，如超过了这一要求，则认为出现了电网污染的问题[1]。传统的6脉冲整流器的应用是导致谐波污染出现的主要原因，根据对6脉冲整流器的测量发现，其UPS电源输入电流谐波数据如下[2]：
谐波抑制的方法及其特点(优选参考)
电力系统谐波抑制方法及其特点分析随着电力电子技术的发展，接入电网的整流、换流设备和其他各种非线性负荷设备日益增加，这些电气设备产生大量的谐波电流注入电网，危及电力设备、用户设备和电力系统的安全运行。
必须采取措施，抓紧治理，抑制电力系统谐波，把电网中的谐波含量控制在允许范围之内[1]。
电力系统谐波抑制是改善电能质量、净化电网的一个重要方面。
对谐波抑制的方法主要有三种途径:第一种是在谐波源上采取措施，从改进电力电子装置入手，使注入电网的谐波电流减少，也就是最大限度地避免谐波的产生；第二种是在电力电子装置的交流侧利用LC无源滤波器和电力有源滤波器对谐波电流分别提供频域谐波补偿和时域谐波补偿。
这类方法属于对已产生的谐波进行有效抑制的方法;第三种就是改善供电环境[2]。
1、降低谐波源的谐波含量降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。
这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用，并避免因加装消谐装置而引发的其它负面影响。
具体方法有:1.1 增加换流装置的脉动数换流装置是电网中的主要谐波源之一，其产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波含量通常很少，特征频谱为:n=kp士1，则可知脉动数p增加，n也相应增大，而工n、工l/n，故谐波电流将减少。
因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。
例如:当脉动数由6增加到12时，可有效的消除幅值较大的低频项，从而使谐波电流的有效值大大降低。
1.2 利用脉宽调制(PWM)技术PWM技术，就是在所需的频率周期内，通过半导体器件的导通和关断把直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，可达到抑制谐波的目的。
若要消除某次特定谐波，可在控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性，根据输出波形的傅里叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零，基波幅值为给定量，组成非线性超越方程组计算各个开关通断时刻，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。
数据中心6脉冲UPS谐波治理方案分析
数据中心6脉冲UPS谐波治理方案分析发布时间：2021-07-02T14:25:02.770Z 来源：《城市建设》2021年7月作者：王开春[导读] 本文介绍了某金融系统数据中心6脉冲UPS谐波治理的方案设计，为其他数据中心建设提供借鉴和参考四川成都中联宏信勘察设计有限公司王开春 610095摘要：本文介绍了某金融系统数据中心6脉冲UPS谐波治理的方案设计，为其他数据中心建设提供借鉴和参考关键词：谐波治理、6脉冲整流UPS、数据中心 1概述低压供电网络中，常见谐波源主要有换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备等非线性电气设备。
数据中心中，最常见的谐波源为不间断电源（UPS）系统，其中，谐波含量最大的为6脉冲整流UPS。
谐波电流对供配电系统安全运行的影响很大，数据中心大量使用UPS或通信电源，在此环境下，主要危害可能有：与电力网的分布电容组合，在一定频率下，可能存在并联或串联的谐振条件，造成危险的过电压或过电流，往往引起电容器熔丝熔断或造成损坏；谐波电流使变压器铜损增加；输电线路感抗随频率升高增加，谐波产生损耗加大；谐波含量较多将使断路器的遮断能力降低，使之不能正常工作等。
本文主要针对三相6脉冲整流UPS负荷，分析其谐波影响以及提出解决方案。
2.三相6脉冲全波整流负载谐波分析由基本电路我们知道，当整流电路滤波电抗足够大，不计换相重叠角且控制角为零时（非相控），特征谐波次数hc按下式计算 Hc=kp±1式中，k为整数1,2,3,4，……；P为整流电路的脉动数：单相半波为1，单相全波或桥式为2，三相零式为3，三相全波为6，六相全波为12。
据此，对6脉冲全波整流UPS负载而言，它向电网反馈的各次谐波中，主要为特征谐波次数为5,7次谐波。
并不含3次谐波及3次谐波奇数倍的电流谐波分量，其中，5次谐波是它最大的电流谐波分量，其次为7次谐波分量。
其它的各高次kp±1谐波，随k增加而显著下降。
下表为6脉冲整流器负荷电流的谐波次数、谐波电流及含量理论最大值和工程实测值。
通信机房UPS谐波问题及治理方案
（ ）功率因数补偿电容过 电压 （ ４ 谐波引起的谐振 ） ；
（ ）电缆导体集肤效 应 （ ５ 主要 由 ３ ＋２ Ｎ 次谐波 引 起） ； （ ）引起 电源电源绮变增加 ，因电源 电压绮 变增 ６ 大 ， 引起供电系统 内电源设备 、 将 用电设备受到共同的 影响 ，形成谐波扩散效应。 因此 ， 谐波 的存在 ， 将对供 电系统运行 质量形成很 大负面影响 ，严重时还会引发重大的供 电安全故障 。 １２ 谐波的治理措施 ． 谐波 在 电力系统 内具 有 多源点特 点 ， 其波形 实际
设备正 常运行 ， 特别是对谐波较为敏感的发电机组。 方 案示意 图如 图 ２ 所示 。
图 １ 有源滤波器谐 波抑 制方案
无功补偿 无源滤波
负载 １ 负载 Ⅳ
图 ２ 综合补偿方案
１３谐波滤波器的容量选择及安装 ． １３１ ．． 有源滤波器容量选择
（ ）现场实测法 １ 在现场用 电能质量测试仪表 （ Ｆ ＵＫ 如 Ｌ Ｅ的 Ｆ ３ ４ Ｂ， （ ）局部补偿方案 ２ 此方案主要适用于局部供 电的配电柜 内均分布 同样 类型的非线性 负载设备的治理 ，方式如图 ３ 所示 。
数据系统设备 日益 成为通信机房 中电源负载的主要 设
备， 由于数据 系统设备的供电方式大 多采用交流电源供 电方式 ，这使得 为其配套的大容量 ＵＰ Ｓ电源设备在机
房内大量投入使用 ， 作为通信机房内电源设备的ＵＰ 在 Ｓ 通信楼供电系统 中则是作为供电网的 负载 ， 由于ＵＰ 工 Ｓ
作时具有 的非线性负载特性 ， 其运行时 在供 电网产生 了
效果并不明显。
流桥式电路工作的负载设备 ， ＵＰ 、 如 Ｓ 整流设备 ， 其未 经谐波抑 制设计 的机 型 ，总谐波 分量一 般均在 ２ ％～ ０ ３ ％之间 ，故谐波 电流 ：设备额定输入 电流 × （０ ５ ２ ％～
关于“UPS输入电流远大于输出电流”问题的探讨和分析
63第2卷 第12期产业科技创新 2020，2（12）：63~64Industrial Technology Innovation 关于“UPS 输入电流远大于输出电流”问题的探讨和分析陈 云（民航珠海进近管制中心，广东 珠海 519000）摘要：谐波滤波器是指用于滤除电力系统中某一次或多次谐波的装置，其结构大多数为电感、电容和电阻等元件组合而成，即无源滤波器，它也兼做无功功率补偿用；具有抑制电流波动，吸收电网谐波和补偿无功功率三个主要功能。
关键词：谐波；功率因数；电容补偿中图分类号：TM721.1 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）12-0063-02某单位的供电系统主要由高低压配电柜、油机和艾默生80 KVA UPS 系统组成。
市电经过高低压配电柜输出至80 KVA UPS 系统，测得两台艾默生80 KVA UPS 显示的输入为80 A，而输出电流合约50 A，输入电流远大于输出电流，那么近30 A 的电流去了哪了呢？这要从这套艾默生UPS 的6脉冲整流器说起。
1 6脉冲整流器原理它是由以三个平滑电感La、Lb 和Lc 及六组可控硅元件为核心所组成的AC/DC 变换器。
在这里，50 Hz、380 V 的三相交流电源经由可控硅元件所组成的相控型的全波整流器被变换成在一个周期内、呈现出以6个”脉动波头”为特征的单极性脉动电源。
正是基于这种原因，我们把这样的整流滤波器称为”6脉冲整流器”。
当忽略三相桥式可控硅整流电路换相程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a 为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：由此可以看出，除了50 Hz 的基波外，250 Hz 的5次谐波的幅值是最大的，为了减少谐波对电网的危害及减少畸形波带来的损耗，需要5次谐波滤波器吸收5次谐波。
2 谐波滤波器什么是谐波滤波器？谐波滤波器是指用于滤除电力系统中某一次或多次谐波的装置，其结构大多数为电感、电容和电阻等元件组合而成，即无源滤波器，它也兼做无功功率补偿用；具有抑制电流波动，吸收电网谐波和补偿无功功率三个主要功能。
谐波抑制的方法及其特点
电力系统谐波抑制方法及其特点分析随着电力电子技术的发展，接入电网的整流、换流设备和其他各种非线性负荷设备日益增加，这些电气设备产生大量的谐波电流注入电网，危及电力设备、用户设备和电力系统的安全运行。
必须采取措施，抓紧治理，抑制电力系统谐波，把电网中的谐波含量控制在允许范围之内[1]。
电力系统谐波抑制是改善电能质量、净化电网的一个重要方面。
对谐波抑制的方法主要有三种途径:第一种是在谐波源上采取措施，从改进电力电子装置入手，使注入电网的谐波电流减少，也就是最大限度地避免谐波的产生；第二种是在电力电子装置的交流侧利用LC无源滤波器和电力有源滤波器对谐波电流分别提供频域谐波补偿和时域谐波补偿。
这类方法属于对已产生的谐波进行有效抑制的方法;第三种就是改善供电环境[2]。
1、降低谐波源的谐波含量降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。
这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用，并避免因加装消谐装置而引发的其它负面影响。
具体方法有:1.1 增加换流装置的脉动数换流装置是电网中的主要谐波源之一，其产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波含量通常很少，特征频谱为:n=kp士1，则可知脉动数p增加，n也相应增大，而工n、工l/n，故谐波电流将减少。
因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。
例如:当脉动数由6增加到12时，可有效的消除幅值较大的低频项，从而使谐波电流的有效值大大降低。
1.2 利用脉宽调制(PWM)技术PWM技术，就是在所需的频率周期内，通过半导体器件的导通和关断把直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，可达到抑制谐波的目的。
若要消除某次特定谐波，可在控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性，根据输出波形的傅里叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零，基波幅值为给定量，组成非线性超越方程组计算各个开关通断时刻，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。
UPS电源方案
根据电气设计方案，EPS带载设备的用电量为：
1、电梯： 30KW
2、消防楼梯应急照明： 6KW
3、机房空调： 3KW
4、电动门：
合计：
根据以上用电量，考虑到电梯和空调启动时的电流较大，选用55KW三相混合型EPS
四、施工说明
配电说明：
一.EA89100
配电箱部分：
1．整流开关 600A/3P 1个
2．旁路开关 600A/3P 1个
3．输出总开关 400A/3P 1个
4．零线汇流排（大于或等于240 mm2） 1个
5．地线汇流排（大于或等于240 mm2） 1个
线材部分：
1．3*240 mm2接整流开关
2．4*240 mm2 接旁路开关及零线汇流排
3．1*240 mm2 接地线汇流排
4. 4*185mm2 接输出总开关
1、将办公大楼的中心数据机房的小型机、服务器、路由器、交换机等机房设备及总经理室及各部门办公区的IT设备、办公设备、实验室仪器统一由UPS提供后备电源，免除了非正常停电，电压不稳定带来的影响；
2、统一由一台大功率UPS供电，可避免重复建设，节省资金；
在非集中UPS供电的情况下，各办公区按其自己的需求，各自配置UPS或稳压器，造成大量采购电源设备，资金浪费严重。分散的配置也同时浪费了大量的办公场地，也带来操作管理上的分散，存在安全上的隐患；采用集中UPS供中，就可避免这种情况；
EA8900系列三进三出全数字化UPS，是广东易事特采用先进的微电子、电力电子、数字控制技术，集数字化、信息化、网络化为一体的高智能型产品，单机容量从10KVA到800KVA，该系列产品是采用先进的PSP数字化技术，配合高速16位数字芯片、ASIC的DDC控制技术与先进的大功率器件IGBT及SCR的完美组合，设计出的大容量、高可靠性及卓越性能的智能化UPS。该系列产品是国际最新的硬件、最先进的软件相结合的结晶，为保护当今集中式服务器机房、网络管理中心和计算机中心提供可靠的电源保护。该系列产品可提供多台并机运行，具有强大的信息采集系统、信号处理系统、监测系统和完善的保护系统。广泛用于各种用电环境。个性化设计、友好的人机交互功能、直观的汉字显示屏以及状态指示监控介面，便于用户操作、使用和维护。
UPS谐波治理
UPS諧波抑制的解決方案Solutions of Harmonics feed back by UPS一、 諧波的概念和危害1．諧波的基本概念諧波的定義：基波--指頻率爲F的正弦波。
諧波--指頻率爲F正整數倍的正弦波。
圖1-1 負載電流諧波組成圖諧波的産生：- 非線性負載在交流電路中需要消耗諧波電流。
- 電網由於存在阻抗，提供諧波電流的同時，壓波形也産生失真。
非線性負載舉例：整流器，充電器，開關電源，調光器，變頻調速器，電子計算機，感應電爐，螢光燈，微波爐，電視機，電話，傳真機等等…圖1-2 幾種常用的非線性負載2．諧波的危害對供電設備的危害：- 電力變壓器和發電機損耗增大，産生過熱損壞。
- 電纜過熱，絕緣損壞。
- 電力電容器介質損耗增大，過熱，甚至爆炸。
- 中線電流增大，過熱。
對用電設備的危害：- 敏感性負載受干擾，計算機出錯，當機。
- 保護裝置異常動作，開關誤跳。
- 伺服電機産生脈動，交流電機産生振動，噪音增大。
- 産生線路傳導電磁干擾，數字傳輸錯誤，通訊廣播間斷。
- 照明設備和顯示器産生閃爍。
對電網的危害：- 電網的品質變壞，波形失真增大，頻率改變。
- 過度地消耗電網中的無功功率和電流有效值。
- 電網的負擔加重，可用容量下降。
二、 諧波的抑制和治理1．抑制諧波的需要客觀的需要：電子設備的增加，諧波成爲電磁污染。
標準的需要：IEC 、EN 、IEEEE 、國標(GB)、郵電標準(YD/T)。
發展的需要：促進生産廠改進産品的性能。
2．UPS 輸入諧波的治理整流器 / 充電器的特徵： * 三相對稱負載* 可控矽整流橋産生大量的5次、7次、11次、13次諧波電流圖2-1 6脈衝整流器電路圖 圖2-2 負載電流波形輸入電流特性S=122KV A 、Fc=1.5、THDI=30% （見圖2－2）電路圖Zeee輸入電流諧波頻譜28% H5, 5% H7, 6% H11, …圖2-3 諧波頻譜圖三、 各種諧波抑制方案的比較廣泛的選擇範圍 A wide choice of solutions◗6脈衝整流器(6 pulses charger)◗12脈衝整流器(12 pulses charger)◗相移式濾波器(phase shifting filter)◗LC諧波濾波器(LC passive filter)◗THM主動式濾波器(THM active filter)圖3-1 諧波電流造成的波形失真圖3-2 期望的電流波形（THM的功能） 各種諧波抑制方案的比較 Comparison of the solutions項目輸入電流失真度諧波抑制方式輸入功率因數電氣隔離靈活性效率降低6 pulse(6脈衝) <33 % all(各次) 0.82 no __ __12 pulse(12脈衝) 10--12 % part(部分) 0.85 yes ** 2--3% phase shift(相移) 3 --10 % all(各次) 0.9 no * 1--2% LC filter(諧波濾波) < 6 % all(各次) 0.95 no *** <1%C filter(諧波補償) < 6 % all(各次) 0.9 no *** <1% THM (主動式濾波) < 4 % all(各次) 0.94 no *** <1.5%。
信息网络机房大型UPS谐波治理方案分析
信息网络机房大型UPS谐波治理方案分析中国移动通信集团江西有限公司网管中心罗文1 概述在现代低压供电电网中所经常遇到的非线性负载有：相移性非线性负载和整流滤波型非线性负载两大类。
当今，在信息网络机房的供电系统中所大量使用的各种IT设备(例：PC机、服务器、磁盘阵列机、-48V通信电源和UPS等)就是典型的整流滤波型非线性负载。
整流滤波型非线性负载在运行中，可能对低压供电电网带来的负面影响是：它们会向输入电源反馈大量的电流谐波分量。
相关的分析表明：各种高次电流谐波分量的出现，必然会带来严重的无功功率的损耗问题。
由此对输入电源所可能带来如下典型危害：对供配电系统的安全运行所带来的危害：电力变压器和柴油发电机因损耗增大而导致其“温升”的异常升高、并迫使它们进入降额运行状态;电力电缆/断路器开关因加速“老化”而出现故障率增大和拒动或误动操作;电容型功率因数补偿柜中的电力电容的异常损坏以及用户在日常运行中所需的电费开支增加等。
基于上述原因，有必要认真地研究由非线性负载所带来的谐波污染问题，并力争寻找出具有最佳性价比的谐波治理方案或最适合于用户的特定技术需求的综合型的谐波治理方案，本文主要针对三相整流滤波负载（主要是大功率UPS），分析其谐波产生的机理以及对供电系统造成的影响以及最终的解决方案。
2 三相整流型非线性负载谐波分析2.1 三相6脉冲全波整流型非线性负载谐波分析对于三相6脉冲整流滤波器负载(例如：带6脉冲可控硅整流滤波器的UPS)而言，在输入电压波为正弦波的条件下，其电流波是一种脉宽为6ms左右的“马鞍形”的非正弦波。
显然，它必然会导致在输入电网上产生很大的输入电流谐波分量。
对于来用6脉冲全波整流滤波器的调控技术的UPS或变频器电源而言(见图1)，当它的输入电压波是一串“无直流偏置”的理想正弦波形的电压波(其正、负峰值相等)时，我们就可将它们从输入电源所吸取的“马鞍形”电流脉冲串进行傅里叶级数展开，并表示为：I= Im(sinωt-1/5 sin5ωt-1/7 sin7ωt+1/11 sin11ωt+1/13 sin13ωt-1/17 sin17ωt-1/19 sin19ωt+1/21 sin21ωt+1/23 sin23ω-.....;Im=( 2×31/2/π)×Id。
UPS谐波的产生与治理
UPS谐波的产生与治理作者：佚名出处：51cto2010-09-25 06:36目前，UPS广泛应用于通讯、金融、政府、医疗、教育、工业、安防监控等领域，随着信息化的发展进程，UPS的作用变得越来越重要，功率也越来越大。
同时，UPS对电网所产生的谐波污染问题日趋严重。
三相全控桥6脉冲整流UPS+5次谐波滤波器，由整流装置产生的谐波占所有谐波的25%—33%，加上5次谐波滤波器后减小到10%以下，输入功率因数为0.9，可局部减小谐波电流对电网的危害，如表3所示。
这种配置，其输人电流谐波仍然偏大，对发电机容量配比要求为1:2以上，并存在导致发电机输出异常升高的隐患，但是该方案是采用无源器件，可靠性高，性价比高。
(2)12脉冲整流器图3是一种多重化整流电路，由两个三相桥整同，一个接成三角形，一个接成星形，这样两组三相交流电源间相位错开30°，从而使输出整流电压Ud在每个交流电源周期中脉动12次，故该电路为12脉冲整流电路。
12脉冲整流器等于是在6脉冲整流器的基础上再增加一个6脉冲整流器，较之6脉冲整流，不仅可以减小输人电流谐波，也减少了输出电压中的谐波含量。
12脉冲整流技术的发展又来已久，早在上世纪70年代初期，当大功率晶闸管发展成熟之际，人们就已经发现了晶闸管整流器在将交流电转换为直流电的同时，会产生大量的谐波电流注人到电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方法，希望除掉整流器产生的谐波电流。
在当时的技术水平和条件下，只有两种解决方案，其中一个就是采用两套整流器通过不同相位的叠加，以便消除5、7次谐波，这就是12脉冲整流器，如图4所示。
由此可见，采用12脉冲整流技术能够有效地降低输入谐波分量，如表4所示。
(3)12脉冲整流UPS十无源LC滤波器12脉冲整流器理论上只有11次及以上的谐波电流，但整流器实际运行中谐波电流还是较大的，只能基本消除5次谐波和大部分7次谐波对电网的注人影响，11次谐波还是较大，使得UPS对上线电网的谐波污染(总电流失真度THDI)治理程度还达不到较好水平，因此12脉冲UPS+l1次谐波滤波器成为很好的选择，如果UPS整流装置为三相全控桥12脉冲整流器加11次谐波滤波器后，如技术参数设计得当，THDI可减小到3%以下，输入功率因数大于0.95以上，可基本上消除谐波电流对电网的危害，价格相对有源滤波器要便宜得多。
大功率UPS谐波瞬时抑制_陈堃
收稿日期:2007-07-08作者简介:陈 方方土,男,武汉大学电气工程学院。
文章编号:1001-4179(2007)11-0184-01大功率UPS 谐波瞬时抑制陈 方方土 尹 康 欧阳静(武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072)摘要:随着信息技术和电力电子技术的飞速发展,UPS 已经在各领域有了大量的使用。
UPS 的使用,一方面大大改善了对负载的供电质量,在市电故障时,保证了负载设备的正常运行;另一方面,却向电网注入了大量的谐波,对其他设备的正常运行造成了重大的影响。
特别是大功率UPS ,其输出谐波可高达总容量的20%～30%。
因此,对UPS 的谐波进行抑制已经是刻不容缓的事情。
针对大功率UPS 的谐波问题提出了一种利用脉冲宽度调制的瞬时谐波抑制方案,分析了软件实现的过程。
实验表明,此方法用来补偿大功率UPS 产生的谐波,减小其对电网中其他设备的影响,效果甚佳。
关 键 词:不间断电源;谐波抑制;数字信号处理器;正弦脉宽调制中图分类号:TM 91 文献标识码:A1 UPS 谐波的来源要对谐波进行抑制,首先要了解这些谐波是怎么产生的。
UPS 中的谐波主要来源于以下几个方面。
(1)可控硅整流设备。
UPS 的第1级整流时一般用的是可控硅整流。
可控硅整流装置采用移相控制,整流管的一端是交流,另一端是直流,交流只有在其瞬间值高于另一端直流时才能整流送电。
这样UPS 从电网吸收的只是尖峰脉冲,从而给电网留下了含有大量谐波的残缺的正弦波。
这是谐波的主要来源。
(2)非线性负载。
如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流。
(3)UPS 装置正常运行时必须设置死区,也会产生谐波电流。
2 谐波电流抑制的原理为了达到抑制谐波的目的,本文提出了一种在大功率UPS前加入一级瞬时串联补偿单元的方案,如图1所示。
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大功率UPS输入谐波电流抑制四种方案比较
对大功率UPS来说,如果UPS整流装置为三相全控桥6脉整流器，由整流装置产生的谐波占所有谐波的近25-33%，对电网的危害较大,谐波有可造成配电线缆、变压器发热，降低通话质量，空气开关误动作，发电机喘振等不良后果；谐波按电流相序分为+序（3k+1次，k为0和正整数）、-序（3k+2次，k为0和正整数）、0序（3k次，k为正整数），+序电流使损耗加重，-序电流使电机反转、发热，0序电流使中线电流异常增大。
目前大型UPS输入谐波电流抑制共有4种方案
方案1.采用6脉冲UPS+有源谐波滤波器，输入电流谐波<5％（额定负载），输入功率因数0.95。
这种配置，虽然输入指标非常好，但是技术仍不成熟，存在误补偿、过补偿等问题，导致主输入开关误跳闸或损坏等现象；THM有源谐波滤波器技术缺陷为:
a)、存在"误补偿"问题：由于它的补偿响应时间长达40ms以上,存在"误补偿"隐患。
当在输入电源上、执行切除/投入操作
或在UPS的输入上游侧、作大负载的切除/投入操作时，易产生”误补偿”。
轻者，造成UPS的输入谐波电流”突变”。
严重时，会导致UPS的输入开关"误跳闸"。
b)、可靠性偏低：对于6脉冲+有源滤波器的UPS來说，由于在它的有源滤波器中、使用IGBT管作为它的整流器和变换器的
功率驱动管, 其故障率偏高。
相反，对于12脉冲+无源滤波器的UPS來说，在它的滤波器中、使用的是可靠性很高的电感和电容。
c)、降低系统效率,增加运行成本：有源滤波器的系统效率为：93%左右。
对于400KVA UPS并机而言，在满载及按33%的
输入谐波电流进行补偿的条件下，如果按毎KW*hr= 0.8元付电费的话，在1年內所需支付的运行费用为：
400KVA*0.07/3=9.3KVA; 一年的耗电量为65407KW.Hr, 需要增加的电费开支为：261398元=5.2万元。
d)、加有源滤波器价格极其昂贵：有源滤波器200KVA UPS的标称输入电流为：303A;
谐波电流估算：0.33*303A=100A,
如要完全补偿到输入谐波电流含量<5%至少需计算补偿电流：100A;
实际配置：一套100A的有源滤波器。
按目前每安培1500-2000元报价,总成本增加15万到20万元,对6脉冲200KVA UPS 来说,几乎增加60%-80%成本。
方案2. 采用6脉冲UPS+5次谐波滤波器,如果UPS整流装置为三相全控桥6脉整流器，由整流装置产生的谐波占所有谐波的近25-33%加5次谐波滤波器后减小到10%以下, 输入功率因数0.9,可局部减小谐波电流对电网的危害。
这种配置，输入电流谐波仍然偏大，对发电机容量配比要求为1：2以上，并存在导致发电机输出异常升高的隐患；
方案3.采用移相变压器+6脉冲整流器的假12脉冲方案，其组成由2台6脉冲整流器ups拼凑成：
a)一台标准的6脉冲整流器
b)一台移相30度变压器+6脉冲整流器
所构成的假12脉冲整流器UPS。
表面看起来满载输入电流谐波为10％,这种配置存在严重单点故障，当一台UPS故障时，系统输入谐波电流急剧增大，严重危害供电系统的安全。
主要缺点:
1)．原器件的偷工减料,整整少了一套设备.
2). 如果一台UPS的整流器发生故障,就转变为6脉冲的UPS, 谐波含量急剧增大.
3). 且对于直流母系线的控制为开环的控制系统.输入均流不可能很好.轻载时的谐波电流依然会很大.
4). 系统的扩容会极为困难
5). 加装的移相变压器不是原装的产品,和原系统的匹配必然不会太好.
6). 占地面积会比较大
7). 性能是12-15%,也比不上12脉冲的UPS.
方案4.采用12脉冲UPS+11次谐波滤波器,如果UPS整流装置为三相全控桥12脉冲整流器，加11次谐波滤波器后减小到4.5%以下,可基本完全消除谐波电流含量对电网的危害,价格相对有源滤波器要便宜得多。
采用12脉冲UPS+11次谐波滤波器，输入电流谐波为4.5％（额定负载），输入功率因数0.95。
这种配置，为UPS行业最成熟最可靠的解决方案，对发电机容量要求为1：1.4；
四种方案性价比
基于上述分析，在实践中将推荐性能最佳、可靠性最高，且经过长期运行实践证明稳定可靠,性价比最好的12脉冲整流器+11次谐波滤波器的谐波消除方案。