《電子技術(shù)應(yīng)用》
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UPS的新國家標(biāo)準(zhǔn)介紹
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摘要: UPS的新國家標(biāo)準(zhǔn)介紹。
關(guān)鍵詞: 電池|模塊 UPS
Abstract:
Key words :

      線性負(fù)載與非線性負(fù)載,這本來是一個電工基本原理問題。但是UPS總是要遇到這兩類負(fù)載,因此必須要有個清晰的認(rèn)識,才能正確認(rèn)識和使用UPS。

          在國標(biāo)GB/T6270.3中對線性負(fù)載和非線性負(fù)載都有明確的說明,如下:
1、線性負(fù)載linearload
當(dāng)施加可變正弦電壓時,其負(fù)載阻抗參數(shù)(Z)恒定為常數(shù)的那種負(fù)載。

2、非線性負(fù)載non-linearload
     負(fù)載阻抗參數(shù)(Z)不總為恒定常數(shù),隨諸如電壓或時間等其它參數(shù)而變化的那種負(fù)載。

      從以上的說明可以看出,這兩種負(fù)載的本質(zhì)區(qū)別是,在正弦電壓的作用下,其阻抗值是否改變。而和它們是容性負(fù)載或感性負(fù)載沒有關(guān)系。在線性負(fù)載中,有電感性的,有電容性的,也有純電阻性的。功率因數(shù)不盡相同,但只要符合上面的條件,則都是線性負(fù)載。不要認(rèn)為只有純電阻性的負(fù)載是線性的,而感性和容性負(fù)載則都是非線性的,那是不對的。不要把線性、非線性的問題,和功率因數(shù)的問題混同起來,這是兩個不同的概念。

     線性負(fù)載和非線性負(fù)載的一個本質(zhì)區(qū)別,就是在正弦電壓作用下,線性負(fù)載的電流也是正弦的。而非線性負(fù)載的電流則是非正弦的。

    在諸多負(fù)載中,非線性負(fù)載很復(fù)雜,電流波形種類很多。有尖峰的、有雙峰的等等。為了說明非線性與線性電流差別的程度,用一個參數(shù)來表示,這就是峰值因數(shù)。在GB/T7260.3標(biāo)準(zhǔn)中是這樣說的:

3、峰值因數(shù)peakfactor

    周期量的峰值對方均根值之比。(注:術(shù)語"尖峰因數(shù)"(crestfactor)與此同義。)

    一般最大峰值因數(shù)的負(fù)載是臺式個人計算機(jī),峰值因數(shù)約為2.7。一個計算機(jī)系統(tǒng)的電流峰值因數(shù)約為2.3左右。正弦電流的峰值因數(shù)則是1.4。所以一般UPS都把能帶非線性負(fù)載的峰值因數(shù)定為3,完全能滿足負(fù)載的需要。特別是大型的UPS的峰值因數(shù)為3,更沒有問題。只有極個別的小型UPS把峰值因數(shù)定為5。

     對于峰值因數(shù)的的認(rèn)識,有一個問題需要引起人們的重視,那就是有人認(rèn)為,峰值因數(shù)是指負(fù)載啟動時的啟動沖擊電流的倍數(shù),按這個數(shù)據(jù)來要求UPS的峰值因數(shù),這就不對了。

      UPS所帶的負(fù)載大多是計算機(jī)設(shè)備,通信設(shè)備等,這些設(shè)備又多是非線性負(fù)載。因此,UPS能否帶非線性負(fù)載,能帶多少非線性負(fù)載,帶了非線性負(fù)載又會造成什么影響等,這些問題是制造廠/供應(yīng)商所關(guān)心的問題,更是廣大用戶所關(guān)心的問題。但是非線性負(fù)載五花八門,總得有一個大家共同認(rèn)可的衡量標(biāo)準(zhǔn)。因此,IEC標(biāo)準(zhǔn)中便制定了一個基準(zhǔn)非線性負(fù)載(Referencenon-linearload),做為標(biāo)準(zhǔn)性的附錄列入自己的標(biāo)準(zhǔn)中。在我們這個國標(biāo)中也在附錄E中給出了這個基準(zhǔn)非線性負(fù)載電路,如下圖:

       GB標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定了各個參數(shù)的數(shù)值。例如,在某一負(fù)載量S下,可調(diào)電阻R1與串聯(lián)電阻RS應(yīng)消耗S的0.7,即功率因數(shù)為0.7,負(fù)載電壓的紋波電壓為5%。UC=1.22U,R1=UC2/0.66S,RS=0.04U2/S,C=0.15/R1。單個非線性負(fù)載容量最大為單相33KVA。
在使用時,對于單相UPS,調(diào)節(jié)R1使其功率達(dá)到UPS的輸出額定功率,最大不超過33KVA。對于三相UPS,可用三個相同的單相基準(zhǔn)非線性負(fù)載,分別接在各相電壓上,或分別接在各相間電壓上(視其設(shè)計而定)。構(gòu)成三相平衡負(fù)載,最大容量不超100KVA。

        這就是GB/T7260.3-2003標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容。在2000年發(fā)布了一個部標(biāo)«YD/T1095-2000通信用不間斷電源—UPS》通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),雖然根據(jù)EN和IEC標(biāo)準(zhǔn)也選用了這個基準(zhǔn)非線性負(fù)載,但是在使用說明上卻有所不同。

        我國這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的A4非線性負(fù)載與UPS的連接中的A4.1(單相UPS33KVA以下的),和A4.3(三相UPS100KVA以下的)的規(guī)定。它和我們的國標(biāo)EN、IEC、我國的GB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定是完全相同的。

       問題出現(xiàn)在當(dāng)UPS額定容量單相超過33KVA,三相超過100KVA的連接方法。即我國這一通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的A4.2和A4.4與GB標(biāo)準(zhǔn)就有所差別。

       這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為:

       A4.2對于額定容量大于33KVA的單相輸出UPS,可用容量為33KVA的非線性負(fù)載,僅增加線電阻與R1并聯(lián)來獲得滿足UPS要求的視在功率及有功功率。

        這個意思很明確,就是再用線性負(fù)載電阻直接與R1并聯(lián),并調(diào)節(jié)使整個非線性負(fù)載的容量分別等于被測UPS的額定輸出的視在功率和有功功率值(一般大功率UPS負(fù)載功率因數(shù)為0.8),實際上是做了一個更大的基準(zhǔn)非線性負(fù)載.

       但是GB標(biāo)準(zhǔn)卻不是這個說法,現(xiàn)錄下:

      a)與我國的這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相同(略)

       b)額定值在33kVA以上的單相UPS,使用表觀功率為33kVA的基準(zhǔn)非線性負(fù)載,再加上線性負(fù)載,使之達(dá)到UPS的額定表觀功率和額定有功功率。

      這個意思也很明確,就是33KVA的非線性負(fù)載調(diào)好后便不再動了,做為一個固定設(shè)備。若單相UPS容量超過33KVA,在基準(zhǔn)非線性負(fù)載的外面并上線性負(fù)載。當(dāng)然不是純電阻性負(fù)載。用這個線性負(fù)載加上33KVA的非線性負(fù)載,調(diào)整到UPS要求的額定負(fù)載的視在功率和有功功率。并不是加一個線性電阻與負(fù)載電阻R1直接并聯(lián)。而是一個線性負(fù)載加上一個33KVA固定非線性負(fù)載。

         這兩種接法顯然是不同的,二者對UPS作用的結(jié)果也不會是一樣的。例如,一臺100KVA的單相輸出UPS,按照GB標(biāo)準(zhǔn)用一個33KVA的基準(zhǔn)非線性負(fù)載,再并上一個約67KVA的線性負(fù)載調(diào)節(jié)合適即可進(jìn)行檢測??墒前凑瘴覈倪@個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就要改變非線性負(fù)載R1的數(shù)值,使總?cè)萘窟_(dá)到要求的100KVA的數(shù)值,以進(jìn)行檢測。當(dāng)然,我國的這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)的多。

        對于容量超過100KVA以上的三相UPS的非線性負(fù)載的連接,我國的這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下:
A4.4對于額定容量大于100KVA的三相輸出UPS,可采用上述第3條非線性負(fù)載(即3個33KVA非線性負(fù)載分別接在三相上—本文作者注),然后在每個線性負(fù)載上增加線性電阻,使其總?cè)萘窟_(dá)到UPS所要求的額定容量及有功功率。
這和單相的UPS一樣,在每個非線性負(fù)載的電阻上再并聯(lián)電阻,使總?cè)萘窟_(dá)到UPS要求的數(shù)值。

      而GB標(biāo)準(zhǔn)寫的也很清楚:

       c)與我國的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容相同(略)

        d)額定值在100kVA以上的三相UPS,根據(jù)c)款,應(yīng)使用100kVA的基準(zhǔn)非線性負(fù)載,再加上線性負(fù)載,使之達(dá)到UPS額定表觀功率和額定有功功率。

       對于容量大于100KVA的三相UPS,兩種標(biāo)準(zhǔn)的差別與容量大于33KVA單相輸出的UPS相同。都是把線性負(fù)載加在什么地方的問題。

          我國的這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選用了EN標(biāo)準(zhǔn)的這個非線性電路,但在使用上卻不盡相同.要求的嚴(yán)格的多。二者顯然是不同的。

        我國市場上的UPS很多是進(jìn)口設(shè)備,特別是大容量UPS都是進(jìn)口設(shè)備.歐洲UPS廠家都標(biāo)明自己的產(chǎn)品是符合EN50091(或IEC)等標(biāo)準(zhǔn).在標(biāo)寫具體性能指標(biāo)時,對于容許非線性負(fù)載能力的標(biāo)注上,有不同的處理方法.不少UPS都不標(biāo)明這一項,有的籠統(tǒng)標(biāo)注符合EN50091-1標(biāo)準(zhǔn)不具體寫明數(shù)據(jù),也有的廠家認(rèn)真細(xì)致一些,對容量大于100KVA的三相UPS,則寫為按照EN50091-1標(biāo)準(zhǔn)為100KVA.

       如有個著名品牌UPS的技術(shù)性能指標(biāo)就是這樣寫的:
Outputnom.power100—800KVA
Permissiblenon-linearloadAccordingtoEN50091-1100KVA

         若一臺三相800KVAUPS,它是按照EN標(biāo)準(zhǔn)可帶100KVA基準(zhǔn)非線性負(fù)載,再加上并聯(lián)的線性負(fù)載調(diào)到800KVA(640KW).那么這樣一臺UPS拿到中國來檢驗是合格呢?還是不合格呢?按照上述我國這一通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)帶800KVA的非線性負(fù)載,能通過嗎?若通不過又怎么辦?

       在實際操作上,我國的這個通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也有些實際問題.例如,A4.2對大于33KVA的單相輸出UPS,僅增加線性電阻與R1并聯(lián).若檢測一臺100KVA的UPS,多并電阻是很容易辦到的,電阻總值為原來的1/3左右,其它器件呢?電容不變,電壓紋波還能保證5%嗎?電流為原來的3倍,二極管、串聯(lián)電阻會不會燒毀呢?能按照這個標(biāo)準(zhǔn)所說的僅增加并聯(lián)電阻就可以了嗎?顯然是不能應(yīng)用的。

        從以上的分析可以看出,這個部標(biāo)在這點(diǎn)上,是有問題的,它不符合國際標(biāo)準(zhǔn)和我國新推行的GB/T7260.3標(biāo)準(zhǔn)。

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