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发机电组与UPS间配合兼容小case讲解

发布时间:2019-11-29 15:57:57    作者:bwin官网    分享到:
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   柴油发机电组,以柴油发动机作为动力,带动发机电/电球发电,将电能转换成电能和热能的机器,是一种可用于多种环境场合中的发电设备。

   UPS(Uninterrupted Power Supply),也称为不间断电源,一种将蓄电池与主机相连接含有储能装置,主要用于单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备供给不间断的电力供应的机器设备。

   目上来的数据主题建造得到快速发展,大功率UPS的应用也越来越多。因为要把握UPS所用蓄电池数量,大功率UPS的下备时间基本上都是15-30分钟左右,易于 这般需要匹配发机电组,以保证为机器供给持续的电源。也易于 ,需要面对大功率UPS和发机电组的匹配和兼容小case。

发机电组和UPS之间的配合小case

   制造商们及用户很早就关注到2者之间的配合小case,特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发机电组的电压调节器、UPS的同步电路产生的不良影响非常明显。易于 ,UPS系统工程师们策划了输入滤波器并把其应用到UPS中,成功地在UPS应用中把握了电流谐波。这些滤波器对UPS与发机电组的兼容性起到了关键感化。

   实质上一切的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端最具破坏性的电流谐波。输入滤波器的策划揣摩了UPS电路固有的和在满载环境下的较小可能的全部谐波畸变的百分比。大多数滤波器的另一个益处是提高带载UPS的输入功率因数。然则输入滤波器的应用带来的另一个下果是使UPS整体效率降低。绝大多数滤波器消耗1百分比左右的UPS功率。输入滤波器的策划一直在有利和不利圆素之间寻求平衡。

   为了尽可能提高UPS系统的效率,工程师在输入滤波器的功耗关键做了改进。滤波器效率的提高,从很大程度上取决于将IGBT(绝缘门级晶体管) 技术实现 应用到UPS策划中。IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新策划。输入滤波器可以吸收某些电流谐波,再是吸收很小一部分有功功率。总之,滤波器中感性圆素对容性圆素的比率降低了,UPS的体积变小了,效率提高了。然则——新小case是UPS与发机电的兼容性又出现了,替代了老小case。

功率因数的小case

   一般,人们将 关注力放在UPS电源满载或接近满载环境下的work状态。绝大多数工程师都能表述满载环境下的UPSwork特性,特别是输入滤波器的特性,然则很少有人对滤波器在空载或接近空载时的状况感兴趣。毕竟UPS及其电气系统在轻载状态下的电流谐波影响很小。然则,UPS空载时的work参数,特别是输入功率因数对于UPS与发机电的兼容性相当要紧。

   新策划的输入滤波器,在减少电流谐波及提高满载环境下的功率因数关键有了较好的成果。但是在空载或很小负载环境下却衍生出一个电容性超上的极低的功率因数,特别是那些为了满足5百分比较小电流失真度的滤波器。一般环境下,当负载低于25百分比时大多数UPS系统的输入滤波器会导致明显的功率因数降低。尽管如此,输入功率因数却很少会低于30百分比,有些新的系统甚至已达到空载功率因数低于2百分比,接近于理想的容性负载。

   这种环境不影响UPS电源输出和关键负载,市电变压器和输配电系统也不受影响。但发机电就不同了,发机电工程师知道:发机电带大容性负载时work会不正常,当接入较低功率因数负载,典型的低于15百分比~20百分比容性时,由于系统失调,可能导致发机电停机。在市电停电下出现这种停机?应急发机电系统带动UPS系统负载将遭成灾难性事易于 。由于下述两种原因停机给关键负载带来危险:第一,发机电需要人员重启,并且必须在UPS电池放电结束上;第二,在停机上发机电可能引起系统的”过压”,它可能损坏电话设备、火警系统、监控网络甚至UPS模块。更糟糕的是,在事易于 发生下,很难区分责任,找出小case所在并予以纠正。UPS厂商说UPS系统测试完好,并指出其它区域同样的设备没有发生类似小case。发机电厂商说是负载的小case,无法调整发机电来解决小case。再是,用户工程师则说明他的规格要旨,瞩望两个厂商竞相兼容。要了解为何会发生事易于 及如何避免(或如何在关键应用中找出解决Plan),起首需要了解发机电与负载的work关系。

发机电与负载

   发机电依靠电压调节器把握输出电压。电压调节器检测三相输出电压,以其平均值与要旨的电压值相比较。调节器从发机电内部的辅助电源取得能量,一贯是与主发机电同轴的小发机电,传送DC电源给发机电转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降,把握发机电定子线圈的旋转磁场或称为电动势EMF的大小。定子线圈的磁通量决定发机电的输出电压。

   发机电定子线圈的内阻以Z表示,包括感性和阻性部分;由转子励磁线圈把握的发机电电动势用交流电压源以E表示。假设负载是纯感性的,在向量图中电流I滞下电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的,U和I的矢量将重合或同相。就现实来说多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过定子线圈引起的电压降用电岩子 噶縄×Z表示。它就现实来说是两个较小的电岩子 噶恐停隝同相的电阻压降和超上90°的电感压降。在本例中,它恰好与U同相。因为电动势必须等于发机电内阻的电压降和输出电压之和,即矢量E=U和I×Z的矢量和。电压调节器改动E可以有效地把握电压U。

   Now揣摩用纯容性负载代替纯感性负载时,发机电的内部环境会发生什么改动。这时的电流和感性负载时正好相悖。电流INow超上电岩子 噶縐,内阻电压降矢量I×Z,也正好反相。则U和I×Z的矢量和小于U。

   由于和感性负载时同样的电动势E在容性负载时产生了较高的发机电输出电压U,以是电压调节器必须明显地减小旋转磁场。就现实来说,电压调节器可能没有足够的范围来完全调节输出电压。一切发机电的转子在一个方向连续励磁含有永久磁场,即使电压调节器全关,转子仍有足够的磁场对电容负载充电并产生电压,这种现象称为”自激”。自激的结果是过压或者是电压调节器关机,发机电的监控系统则认为是电压调节器易于 障(即”失励”)。这任一种环境都会引起发机电停机。发机电输出端所接的负载,可能是独立的,也可能是并联的,决定于自动切换柜work的定时和设置。在某些应用中,停电时UPS系统是发机电接入的第一个负载。在其它环境下,UPS电源和机器负载再是接入。机器负载一贯有启动接触器,停电下重新闭合需要一定时间,补偿UPS输入滤波电容器的感性电动机负载要有延时。UPS电源本身有一段时间称为”软启动”周期,将负载从电池转向发机电,使其输入功率因数提高。然则,UPS的输入滤波器并不参与软启动过程,他们连接在UPS的输入端是UPS的一部分,易于 ,在某些环境下,停电时起首接到发机电输出端的主要负载是UPS的输入滤波器,它们是高容性的(有时是纯容性的)。

   解决这一小case的方法很明显要用功率因数校正。这有多种方法可以实现,大致如下:

   安装自动切换柜,使电动机负载先于UPS接入。某些切换柜可能不能实现这种方法。其余,在维护时,工厂工程师可能需要单独调试UPS和发机电。

   增加一个永久性反应电抗来补偿容性负载,一贯使用并联缠绕电抗器,接在E-G或发机电输出并联板上。这是很匆子 侄檬迪值模业捉系汀5俏蘼墼诟吒涸鼗易于 窃诘透涸氐幕肪诚拢缈蛊髯苁窃谖盏缌鞑⒂跋旄涸毓β室蚴6也宦踀PS的数量多少,电抗器的数量总是固定的。

   在每一台UPS电源中加装感性电抗器,正好补偿UPS的容抗。在低负载环境下由接触器(选件)把握电抗器的投入。此方法电抗器较精确,但数量较大且安装和把握的底高。

   在滤波电容上安装接触器,在低负载时断开。由于接触器的时间必须精确,把握比较复杂,只能在工厂安装。

   哪一种方法是最佳的,要按照现场的环境和设备的性能来细目。

共振小case

  电容自激小case可能被其他电气状态所加重或掩盖,如串联共振。当发机电的感抗的欧姆值和输入滤波器容抗的欧姆值竞相拉近,并且系统的电阻值较钟点将产生振荡,电压可能超出电力系统的额定值。新近策划的UPS系统实质上为100百分比的电容性输入阻抗。一台500kVA的UPS可能有150kvar的电容和接近于0的功率因数。并联电感、串联扼流圈和输入隔离变压器是UPS的通例部件,这些部件都是感性的。实质上他们和滤波器的电容一起使UPS总体表现为容性,可能在UPS内部已经存在一些振荡。加上连到UPS的输电线的电容特性,整个系统的复杂性大为提高,超出了一般工程师所能归纳的范围。

   近来在关键应用中两个附加圆素使得这些小case更普遍。起首,按照用户高可靠数据处理的要旨,计算机设备厂商在其设备中更好优质地供给冗余电源输入。Now典型的计算机柜都带有两个或更好优质电源线。再者,设备经理要旨系统支持在线维护,他们瞩望在UPS关机维护时关键负载也有保护。这两个圆素使得典型数据主题UPS电源的安装数量增加,每台UPS的负载容量减少。但是发机电的增加没有与UPS保持一致。在设备经理的眼中发机电一贯是备用的,匆子 侄冒才盼ぁF溆嘣谝恍┐蟮膒orject中股本压力限制昂贵的大功率发机电组的数量。结果是每台发机电带更好优质的UPS,这是一个令UPS厂商高兴发机电厂商烦恼的趋势。

   对自激和振荡的最佳防卫是物理学的基本知识。工程师应仔细地细目UPS电源系统在一切负载条件下的功率因数特性。UPS设备安装下,冤大头应坚持全面的测试,在调试验收时仔细测量整个系统的work参数。当发现小case时,最佳的Plan是成立由厂商、工程师、承包商和冤大头组成的porject小组,对系统进行完全测试并找出解决办法。

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