关于UPS“输出功率因数”的探讨2010-10-20 10:08出处：机房360作者：佚名【我要评论】 [导读]有一种错误的解读，认为 "UPS的输出功率因数越高越好"。事实上，负载(输入)功率因数越低，则UPS带非线性负载的能力就越强，若UPS的输出能力能够做到从超前的-0.0到滞后的+0.0，那么这台UPS就可以带任何性质的负载了。
第 1 页几个需要澄清的概念第 2 页关于"高频机"ups的负载功率因数1几个需要澄清的概念
在ups市场推广中，常有一些习惯性的不规范的技术用语，有些说法很容易引起用户的误解，更有甚者，还会在市场营销活动中将其变为不正当竞争的手段，因此有必要予以澄清。
1.1 关干kVA与kW
国家标准GB/T7260.3(对应于国际标准IEC62040一3)关于UPS的容量标度有着明确的定义：
(1)输出表观功率(或视在功率)(outputapparentpower):输出电压方均根值与输出电流方均根值之积(即有效值之积)。
(2)额定输出表观功率(「atedoutputapparentpower):制造厂商申明的，持续输出的表观功率(或视在功率)。
(3)额定输出有功功率(「atedoutputactivepower):制造厂商申明的输出有功功率。
由此可见，UPS产品的说明书或技术文件应该以kVA/kW进行标度，而不是以kVA/功率因数(PF)来标度。
1.2关干ups"输出功率因数"与"负载功率因数"
对于电源系统来说，没有固定的输出功率因数，所谓的电源输出功率因数事实上是指用电负载的输入功率因数，或是一组负载所获得的合成功率因数;而负载的输入功率因数一旦在产品制造出来以后，便是相对固定的，或是随负载运行状态而变化的，例如UPS的输入功率因数在不同的负载率条件下就是一个变化的量值，而额定标度是指100%负
载率下的输入功率因数值。
对于UPS来说，由于它具有双重的身份，面对前级供电的变压器、发电机等，它是这些电源的负载，因此其输入功率因数是需要标度的;但当它面对用电负载时，它又是供电的电源，与其它交流电源系统是相同的，即没有固定的输出功率因数;当它为不同类型的负载供电时，所输出的表观功率(kVA)和有功功率(kW)是随着负载的用电需求而变化的。因此在国家标准中并没有UPS"输出功率因数"一词的定义。
国家标准GB/T7260.33.5条 "输出值"中的定义为：
(1)负载功率因数(loadpowerfactor)：在假定理想正弦电压下，用有功功率对表观功率之比所表示的交流负载特性。(注:为实用需要，在制造厂商的技术参数表中，可能规定为包含谐波分量的总负载功率因数。)
由此可见，在国家标准或国际标准中并没有使用UPS"输出功率因数"这一概念，所谓的UPS"输出功率因数"实际上是把 "负载(输入)功率因数"误认为是UPS的输出功率因数，或是把UPS的"额定输出有功功率"与 "额定输出表观功率"之比作为UPS的输出功率因数，这是一种误解。
由于UPS输出能力的局限性，它不可能同时满足任意性质负载的要求，通常是约定以它主要的供电对象计算机类负载的输入功率因数作为其电路设计时限定的最佳输出能力，当负载的功率因数大于或者超前于UPS电路设计时限定的最佳输出能力时，UPS就没有能力输出最大额定功率了，这就是所谓的 "功率折算"或 "降容使用"问题。
有一种错误的解读，认为 "UPS的输出功率因数越高越好"。事实上，负载(输入)功率因数越低，则UPS带非线性负载的能力就越强，若UPS的输出能力能够做到从超前的-0.0
到滞后的+0.0，那么这台UPS就可以带任何性质的负载了，因为-0.0一+0.0的功率因数包括了功率因数从0一1之间的任何性质的负载，但这样的UPS其成本必然会很高，缺乏实际的应用市场。所以UPS的输出能力只要能够满足所供电的负载阻抗特性和容量即可，而无需一味地追求高功率因数。
1.3关干功率因数PF与位移因数cosφ
根据GB/T7260.33.3条 "一般的规定值"中关于 "功率因数"和 "位移因数"的定义：
(1)功率因数(Powerfactor)：有功功率对表观功率之比。
(2)位移因数(displa此mentfactor)：功率因数的位移分量，基波有功功率对基波表观功率之比。
位移因数即是俗你的cosφ，它所表示的只是负载基波或线性部分的特征，而不包含负载的谐波部分。在线性电路中，其定义为：输人电压与电流之间相位差的余弦函数值，即 PF=Pw/Ps=cosφ
式中：
PF为输入功率因数(PowerFactor);
Pw为输入有功功率;
PS为输入视在功率;
φ为输入电压基波与输人电流基波之间的相位差。
但是，在含有谐波成份的非线性电路中，输人电压与输人电流的相位差并不是输入功率因数(PF)低的主要原因。事实上，输人交流电压的基波与电流的基波之间并没有明显的相位差(cosφ≈l)，例如在整流滤波输入电路中，真正造成输入功率因数降低的原因是各次谐波电流形成的失真功率(DiStonionPOWer)。
如果把φ定义为电压U与基波电流I1之间的相位移，则上式应改写为：
Pw为输入有功功率;
PS为输入视在功率;
U为输入正弦波电压有效值;
I1为输入电流基波有效值;
φ为输入电压基波与输人电流基波之间的相位差;
cosφ定义为位移功率因数(Phase Displa Cement PoWer Factor);
IR为输入总电流有效值，且有
上式定义了非线性电路的输入功率因数是电压电流基波相移的余弦值与输人电流失真系数的乘积。根据电流总谐波畸变THDI的定义，又可表示为：
负载输入功率因数的提高意味着要求UPS输出更多的有功功率(kW)，而不再是更多的
失真功率(DistortionPower)或表观功率(kVA)。因此，在UPS的容量选择时，考虑更多的也
是UPS输出的有功功率(kW)，只要它能满足负载容量即可，而不再像过去那样过多地考虑
表观功率(kVA)。
事实上，在某些工程实际的计算中经常也用cosp，近似代替功率因数PF，这是因为
在负载非线性程度(例如THDI)较小时，PF与cos价之间的误差较小，例如:当PF二0 8时，按照上述公式得到THDI与cosp的关系如表1所示。
1.4 关干容性负载
人们习惯上常用容性负载来描述计算机、服务器类IT设备的输入特性。容性负载原是指在线性负载中输入端电压及电流均为正弦波时，其电流相位超前于电压相位的负载。而
计算机、服务器作为交流电源的负载通常为开关电源型负载(SwitchingModePowerSupply)，是典型的非线性负载，输入功率因数低主要是输人电流谐波成分造成的，其输入基波电压
和电流并没有明显的相位差，只要降低输人电流的谐波成分，输入功率因数就会明显提高，所以简单地用容性负载来描述计算机类设备的输入特性并不是规范的说法。
2001年以后，为满足匝C/EN 61000一3一2AMDl-2001修订标准，开关电源型负载的输入端郡增加了功率因数校正(PFC)的整流技术，如图1所示。使得这些新型的计算机、服
务器的输人电路特性发生了如下明显的变化：
(1)谐波电流大大降低：THDI从80%降低到<20%;
(2)m输入功率因数由原来的0.65提高到0.92。
负载输入功率因数的提高意味着要求UPS输出更多的有功功率(kW)，而不再是更多的失真功率(Distortion Power)或表现功率(kVA)。因此，在UPS的容量选择时，考虑更多的也是UPS输出的有功功率(kW)，只要它能满足负载容量即可，而不再像过去那样过多地考虑表现功率(kVA)。
图l 具有PFC功能的开关电源输入电路
2 关于"高频机"ups的负载功率因数
无变压器输出的UPS 俗称——"高频机"，是一种新型拓扑结构的UPS。由于大功率半导体开关器件的成熟，以及微电子控制技术的发展，使得取消UPS内部笨重、昂贵的逆变电路变压器已经成为可能，因此大功率(200kVA以上)无变压器输出的UPS成为UPS生产厂商竞相发展的新目标，并且将逐渐成为大功率UPS市场的主流产品。
2.1 UPS对负载功率因数的响应曲线
无变压器输出的大功率UPS，大多数是2001年以后设计定型的产品，为满足
IEC/EN61000-3-2AMDl-2001修订标准的要求，其输出端能够承受较高的负载功率因数，这种UPS的特点是：在负载功率因数为0.8滞后到0.9超前时，输出有功功率kW数基本上保持不变，而表观功率kVA是随负载功率因数PF的不同而变化的，如图2所示。
图2 UPS输出对负载功率因数的响应曲线
由于新型IT设备的实际输入功率因数大多为超前的0.92——0.95，因此考虑UPS输出容量时，通常选用负载的有功功率(kW)来累计估算，再除以0.8或0.9(按照制造厂商申明的)作为选择UPS的依据，即可得到UPS的额定输出容量(kVA)。
2.2 关于UPS输出的功率折算(Derating)
UPS输出容量的功率折算是与诸多因素有关的，例如：负载的输入功率因数、负载的
供电电压(UPS输出电压)、UPS的运行环境温度、海拔高度等。
(1)负载输入功率因数的影响
表2所标注的功率因数均为负载的输入功率因数PF，而不是cosφ。
例如对于某一个高频机：500kVA/40OV/50Hz的UPS来说，当负载功率因数变化时，UPS实际输出的kVA/kW数值也会变化，参见表2。
事实上，其功率折算远远优于同等电压/频率的具有变压器输出的UPS，参见表3。
由此可见，无变压器输出的UPS通常是按照"kW/kVA"=0.9设计的，因此具有更高的承受超前功率因数负载的能力，即对超前功率因数负载所需要的功率折算较少(折算系数大)，而传统的有变压器输出的UPS是按照 "kW/kVA"=0.8设计的，因此对超前功率因数负载的
承受能力就要小一些，即功率折算要大一些(折算系数小)。
(2)负载输入电压的影响
负载的输人电压与UPS的输出电压是需要匹配的。按照国际标准，常用的50Hz交流
电压分为：380V/400V/415V，当然还有其它等级的电压应用，例如船舶的460V电压等，
总之额定电压不超过交流1000V。
对于UPS来说，在规定了标准输出容量之后，电压等级越高的UPS，其功率折算显得
越小，这是因为UPS容量一旦确定，功率器件的额定电流随之确定，如果选择的输出电压
较低，则通过功率器件的电流就较大，功率折算因此也较大。例如380V较400V的电压低5%，则输出电流就要高出5%，功率折算也会与400V的相差5%，而400V较415V的电压
低约3.6%，则输出电流也高出3.6%，功率折算也会相差3.6%，参见表4。
由此可见，UPS实际输出的表观功率和有功功率都与负载的输人电压成比例地变化，
即功率折算与负载电压有关，其根本原因在于功率器件产生的焦耳热(I2t)。
(3)UPS运行温度的影响
由于功率器件的选择都是在一定的环境温度条件下设计的，例如有些UPS设计的连续
运行温度为20℃，而有些UPS却设计为35℃。对于不同的运行温度，UPS的功率折算也
是不同的。例如对于标准设计温度为35℃连续运行的UPS来说，其温度折算系数为:每降
低10℃时，输出容量增加5%。
例如，对于500kVA UPS来说，当运行温度从35℃降低到20℃时，UPS输出的表观功
率为500kVAxl.075=537.5kVA，对应的输出有功功率为450kW×1.075=483.75kW。
(4)海拔高度的影响
海拔高度超过1000m时，海拔越高空气密度越小，靠空气对流实现冷却的效果越差，因此也需要进行功率折算。表5为IEC62040-3、GB/T7260 .3、GB/T3859.2中通用的功率折
算系数。
3 结束语
目前，大多数厂商都在开发和更新无变压器的UPS产品，它必将会发展成为市场的主流产品。
原文出自【比特网】，转载请保留原文链接：
https://www.doczj.com/doc/e212001725.html,/366/11595866_2.shtml
第 1 章选择UPS的功率标准 UPS不宜长期处于满载状态下运行。后备式UPS一般选取额定功率的60%--70%的负载量，在线式UPS一般选取额定功率的70%--80%的负载量。为了延长蓄电池的使用寿命，UPS也不宜长期处于过度轻载状态下运行。 假设要为额定功率为500VA，功率因数为0.9的负载配置UPS，根据假设的负载参数计算如下: 500VA/0.8=625VA(UPS驱动功率因数为-0.9的负载时，其驱动能力为额定功率的80%) 625VA/0.7=892.86VA(后备式UPS一般选取它额定功率的60%--70%的负载量) 625VA/0.8=781.25VA(在线式UPS一般选取它额定功率的70%--80%的负载量) 从计算结果来看，驱动额定功率为500VA，功率因数为0.9的负载时，若选用在线式UPS可选780VA以上的，若后备式UPS可选892VA以上的。 UPS的容量选择应考虑以下几个因素。 1. 实际负载情况 P=∑Pi/k (5-3) 即实际所有负载的总和，再加上一定的裕量。k为裕量系数，一般取1.1--1.3。 2)预留扩容:考虑到容量发展的可能，在将来不追加设备和场地投资的前提下，增加运行设备 P=P*k (5-4) 式中k-----裕量系数，用户可根据实际情况掌握在1.1--1.3之间。 将UPS的负载功率因数当成了输出有功功率的百分比;实际上UPS约有功功率、无功功率和视在功率是直角三角形的勾股弦关系。比如UPS的负载功率因数PF=0.8时，视在功率S为lkVA的UPS可输出有功功率为 P=S*PF=800W 无功功率为 Q=S*√1-PF2=1*0.6=600var 而不是200var的无功功率。而且在双变换UPS正常工作时，带功率因数PF=l 的线性负载时，逆变器只能给出80%的有功功率，而不是100。这是由逆变器的固有特性所决定的。 用非线性负载的视在功率相加值作标准去选功率因数不匹配的UPS，看起来似乎很有道理，但若功率因数没选对就有问题了。UPS带非线性负载的能力主要取决于它的无功功率。无功功率大，应付非线性负载的能力就强。因此，应当用无功功率作标准去选择UPS。
一、“输出功率因数”称呼的来源 1.联想 对UPS而言，在其说明书上有两个功率因数值，一个是在“输入”栏目中，一个在“输出”栏目中。对应“输入”栏目的称作输入功率因数，比如6脉冲输入的UPS的输入功率因数是0.8，12脉冲输入的UPS的输入功率因数是0.9等。那么UPS的另外一个对应“输出”栏目的功率因数有的人就当然称为“输出功率因数”。 2.复制 有些人并没有想这些问题，人云亦云，按照人家的叫法叫就是了。 这样一来，“输出功率因数”这个词就叫开了。不但用户这么称呼、厂家这么称呼，甚至连参加制定标准的起草者也这么称呼。于是这个称呼又进一步成为官称。 实际上我国在二十年以前电子部标准化所关于电源中的词汇就出过一本中英文对照的 标准小册子。在电源输出端所标注的功率因数定义为“负载功率因数”，英文对照词是“Load Power Factor”，这个词是从国际标准上接受过来的。就目前国际上也没有“输出功率因数”（Output Power Factor）这个词。看来“输出功率因数”一词纯属国产。 二、“输出功率因数”称呼的误区 功率因数从来就是表示负载性质程度的一个词。一般用F或PF表示，其数值是从0到1。比如功率因数是1，就表示这个负载是纯线性的；如果功率因数是0，就表示这个负载是纯非线性的；如果功率因数是0?F?1，就表示这个负载是非线性的，负载内既有线性成分又有非线性成分。功率因数既然表示的是负载性质，那嘛就是输入端的数值。因为从输入端看进去负载的性质是唯一的，决不会出来两个值。UPS的性质也是唯一的，表征它性质的那就是输入功率因数。比如对高频机型UPS9395来说，它的输入功率因数是0.99，它的负载功率因数是0.9，不能说9395的功率因数既是0.99又是0.9。对人来说也是一样，男孩就是男孩，女孩就是女孩。不能说又是男孩又是老头。 比如UPS的输入功率因数是0.99，顾名思义，这个功率因数是属于UPS，从理论上说在任何情况下在输入端测量都是0.99，这就是它的唯一性。那么说UPS的“输出功率因数”是0.9，顾名思义，这个值当然也是属于UPS的，也应该在任何情况下在输出端测量都是0.9。然而，又有谁能做得到呢。后面接上电阻负载时功率因数就是1，接上单相整流滤波负载时功率因数就是0.7，只有接上输入功率因数为0.9的负载时才会出现0.9的读数。这是为什么呢？原因很简单，原来测得的都是负载的功率因数。 难道输出功率因数就真地侧不出来吗？如果非要测，可以测得出来，那必须空载测。因为一带载，测出的就是负载的功率因数。功率因数的公式为：
?UPS输出功率和负载容量关系探讨 ?2011-8-30 14:36:49 作者：UPS应用来源：UPS应用访问:530 评论： ? ?收藏此信息推荐给朋友举报此信息 ? ?UPS额定输出功率是UPS的一个重要参数，也是选择UPS的一个重要指标。在实际应用中，人们往往将负载功率因数与UPS输出功率因数等同考虑，忽视负载功率因数与UPS功率因数需要进行匹配才能提高UPS效率，造成UPS容量的浪费或容量选择不足问题，影响UPS的正常使用。 UPS额定输出功率是UPS的一个重要参数，也是选择UPS 的一个重要指标。在实际应用中，人们往往将负载功率因数与UPS 输出功率因数等同考虑，忽视负载功率因数与UPS功率因数需要进行匹配才能提高UPS效率，造成UPS容量的浪费或容量选择不足问题，影响UPS的正常使用。 一、UPS容量的相关因素 与UPS容量相关的电气参数包括额定视在功率(kVA)、额定有功功率(kW)、过载能力和短路能力。UPS的额定容量是以额定输出的视在功率（kVA）和有功功率（kW）标度的，其输出的功率因数为：PF=kW/kVA
过载能力和短路能力描述了UPS的极限容量，表示UPS在极短时间内所允许的最大工作能力。 选用UPS时还需要考虑UPS安装的环境、容量是否有更新的要求、UPS系统配置所需的电气条件，如：上线电源容量、接地系统、是否有发电机供电等。 二、负载容量的相关因素 负载的容量是由负载类型（线性负载和非线性负载）、额定电压、额定电流、输入功率因数、峰值因数、启动电流、工作时的最大电流等因素决定的。 线性负载在正弦波电压的作用下吸收与电压同频率的正弦波电流，这个电流相对于电压相位差为Φ，线性负载功率因数为PF＝CosΦ。如标准的照明白炽灯泡、电加热器、阻性负载、电动机、变压器等。 非线性（或失真性）负载在正弦电压的作用下吸收与电压同频率的周期电流，但不是正弦波电流，其电流是基波电流和频率是基波频率整数倍的谐波电流的合成。包括输入端具有开关型电源来为电子电路供电的所有装置（例如整流器，充电器，开关电源，调光器，变频调速器，电子计算机，感应电炉,荧光灯,微波炉，电视机，
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)
第一部分 UPS的额定输出功率与负载功率因数 作者:王鸿藻 UPS的额定输出功率是UPS输出的一个重要参数,也是选择UPS的一个最重要的参数。但并不是UPS对任何负载都可达到这一个固定不变的数,而是与负载性质有关的数据。 任何一台UPS都要标注额定输出功率,同时也标注负载功率因数值,或标注额定功率的KVA值及KW值。但是对这个参数却有一些错误的认识,甚至在一些杂志上个别文章也做了一些错误的解释。例如,有的用户要用功率因数为0.8的UPS 按其KVA值带满纯阻性负载,有的作者用功率因数为0.8的UPS的输出值去计算功率因数为0.7的负载量。这些都是错误的。 那么,输出功率是怎么确定的?输出功率与负载功率因数又有什么关系呢?下面就某著名品牌的UPS的有关计算做一说明,并将其他几种品牌的UPS的有关数据加以介绍。 一、某著名品牌的UPS的输出功率与负载功率因数的关系 下面的资料选自该厂的培训材料(英文)的有关部分,它不仅有结论的表格,而且还具体给出了计算过程。 这是一种标准的双变换UPS,其输出部分电路简图如图1。IGBT逆变器模块输出接至变压器初级,变压器与滤波电容共同组成输出滤波电路。(无变压器的UPS是由一个电感与电容组成滤波电路,电路性质相同)。 图1:UPS输出部分电路简图
现以一台三相输入/三相输出 60KVA COSΦ=0.8 额定电压为380V的UPS为例计算说明如下: 输出功率S=60KVA 额定负载功率因数COSΦ=0.8 有功功率P=48KW 额=91A。 定负载电流I L 滤波电容为2组3x65μF。在正常电压工作情况下,电容除了滤掉高次谐波外,对于基波来讲它是一个固定的电容电路,在额定电压下,基波电容电流为27A。也就是说不管负载电流是多少,也不管电流的性质如何,即便是空载,这个电流总是要由逆变器供给的。这是一个固定的容性电流。这是这个问题的关键,其简化等值电路(折算到输出电压)如图2: 图2:等值电路图 逆变器电流应是负载电流与电容电流之和。当负载电流为额定值,负载功率因数为规定值0.8时,电路的向量图如图3: 图3:向 量 图 从此向量图可以得出在规定的功率因数额定负载电流下,逆变器电流=78A。根据这个电流值来选择UPS的功率器件和变压器等器件。这就是按照UPS I INV
1 输入电压可变范围 输入电压可变范围宽，相对来说可以减少电池供电的机会，延长电池使用寿命，适用范围也广，但并非越宽越好，对于在线式UPS，输入电压可变范围越宽，成本越高，输入电压下限过低时，往往不能做到满载输出。后备式及互动式UPS的电路结构决定其输入电压范围不能过宽，否则输出稳压精度较差。 当输入电压超过上限值时，应报警并转换到电池供电，整流器自动关闭，当输入电压恢复到允许范围内时，退出电池逆变模式，转为市电供电工作状态。当输入电压低于下限值时，UPS应报警并转换到电池供电。做这项试验时，要准确观察UPS的工作状态，当电池投入工作时，就应该记取限值，而不是UPS关断时再记取限值。而且，比较准确的方法是接额定负载，因为有的UPS在低压状态降额使用，但并不报警或转换，采用相同的试验方法增加了可比性。 2 输入功率因数 输入功率因数低，意味着从电网吸取有功功率的同时还要吸收大量无功功率，其结果是增大系统配电容量，输入无功功率大还将造成电力公害，输入谐波电流污染市电，UPS以脉动的断续方式向电网索取电流，由于电网系统中存在着传输阻抗，谐波电流在传输阻抗上形成脉动电压叠加在电网电压上，造成电压波形失真，使由同一电网供电的变压器、电动机等产生附加谐波损耗、过热、加速绝缘老化，高次谐波对通信线路、测量仪器产生辐射干扰，影响电表计算精度。 后备式及互动式UPS本身不产生谐波电流，其带线性负载时，输入功率因数是很高的，但实际使用中，负载通常是PC机等整流/容性的非线性负载，UPS没有功率因数，校正电路会将负载的低功率因数传递给UPS的输入端，从而污染电网。 在线式UPS双变换的第一级整流采用可控硅整流或二极管整流桥加滤波电路，UPS向市电吸收非正弦电流，采用无源校正方法，单相UPS的输入功率因数可达 0.8，三相UPS的输入功率因数可达0.9，而采用有源校正方法，UPS的输入功率因数可达0.98以上。 3 输入电流谐波成份 输入电流谐波成份（TDHA）是指输入电流中非基次电流成份占总电流的百分比，该指标越低，说明UPS从市电吸收的谐波电流相对越小，对市电造成的污染越轻，机器性能越好。输入电流谐波成份形成的输入功率是无功的，是造成输入功率因数低的重要原因，输入电流谐波成份对电网电压的污染比由基波电压电流相移形成的低功率因数的危害更大。
一、蓄电池介绍： 1、组成： 一般情况下，单格的蓄电池（如2v的单格电池）组成一节电池（如6个2v的单格电池串联组成12V的一节电池），若干节的电池串并联又组成电池组； 2、相同电压的电池容量有多种类型。 如：12V蓄电池常用容量规格为7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。 二、UPS参数 1、视在功率、有功功率、功率系数 UPS的视在功率一般就为多少多少KVA，而有功功率一般表述为多少多少W； 视在功率*K=有功功率K为系数，表述UPS输出的多少功率（及视在功率）与被负载设备利用功率（负载设备利用的为有功功率）之比 2、逆变器及逆变器效率 UPS的逆变器有额定的直流电压，逆变器的额定电压在计算电池数量时需要考量； 逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率。逆变器的效率（Kh）即是逆变器输入功率与输出功率之比，即逆变器效率为输出功率比上输入功率。 所以电池组供电过程中逆变器也会消耗电力，在计算电池数量时需要考量进去。 三、蓄电池的蓄电量单位
蓄电池参数有两个：电池电压U，单位V（伏）、电池容量C，其中C 的单位是AH（安时） 假定一个6V/10AH 电池，其电量可以提供的能量为：6V*10AH = 60VAH 即可为8W 灯管供电T = 60/8 = 7.5小时，这是理想情况不考虑功率因素，实际时间要短一些。 供电时间计算公式： T = K*U*C/P 其中：P——用电器功率、K——功率系数，通常取0.7～0.9之间 四、蓄电池的数量规格选择 1.了解UPS电源的输出功率、功率因数、蓄电池逆变电压、逆变系数、备用时间（延时时 间） 这里以C3K为例，这是功率为3KVA电池逆变电压为96V的UPS电源，要求备用时间为8小时，UPS功率因数0.7，逆变因数0.9。这些资料一般由公司网站或者产品资料上获取，不同型号机器电池组电压也不一样。 2.计算UPS电源的实际输出功率 （UPS电源功率X 功率因数）/逆变系数= 实际输出功率， (3KVA X 0.7)/0.9 = 2.333KW（实际输出功率），2.333KW = 2333 W 。 3.计算蓄电池组的总容量 （实际输出功率/ 电池电压）X 延时时间= 蓄电池组总容量（AH）； （2333W / 96V）X 8H = 194AH（蓄电池组总容量） 4.蓄电池选型
UPS电池配置计算方法 前言：一直没搞明白UPS的电池配置计算方法，在网上恶补了一下，总算搞明白了，发到博客里备忘，呵呵！ 首先需要列出所有需要保护的设备清单，每一设备的电压及电流数据可在背板上找到，两者相乘即可得到VA值。有些设备用瓦特表明电能需要，将瓦数乘以1.4的系数即可得到大致的VA值，对于整体设备的功率则以其额定数为基准，把所有设备的VA值汇总，将汇总值加上30%的扩充容量，以备系统升级时使用。 还有电池供电时间主要受负载大小，电池容量，环境温度，电池放电截止电压等因素影响，根据延时要求，确定所需电池的容量大小，用安时AH值来表示，以给定电流安培数时放电的时间小时数来计算。 注意事项： 因为UPS电压输出功率因数一般为0.7（如山特C1KS最支持负载功率为：1000VA*0.7＝700W，以类类推）所以在实际环境使用中UPS机头的选择不能让UPS负载过大，UPS电源最好的负载功率是其标准负载的70-80%左右，这样才能够更好的延长UPS的使用寿命。 一般UPS电池配置公式如下： UPS电源功率（VA）*延时时间（小时数）/UPS电源启动直流＝所需蓄电池安时数（AH）以山特C3KS延时4小时为例：（山特C3KS的启动直流为：96V） 3000伏安*4小时/96V＝125AH 结果是需要125AH的电池才能满足4小时的供电，但是普通蓄电池没有容量为125AH 的一组8只{因为C3KS的启动直流是96V（UPS在出厂时的标准直流电压）一般蓄电池为12V 直流，[96V/12V＝8]，所以8只电池为一组。 我们可以选择100AH电池来对其进行配置；其延时时间为：[100AH（蓄电池容量）*96V(UPS启动直流电压）/3000VA（UPS电源功率）＝3.2小时 也可以选择2组（16只）65AH的电池并联配置，其延长时间为：（65AH*2）*96V/3000VA ＝4.16小时
(1)用100kVA功率因数为0.8的UPS,带功率因数为0.6的感性负载,能带多少?如负载是40kVA,现增加一倍还能够用吗? 首先,计算UPS在各种负载下的输出能力时,应先确定UPS的品种,向厂家索要该UPS的相关数据,再进行计算。但在此问题中,因感性负载是小于额定情况下的功率因数,一般UPS的输出仍能维持为100%的额定容量。现用一个著名的德国品牌UPS的数据为例来计算。由表1可知,感性负载功率因数小于额定情况下的0.8时,输出功率仍为额定值。 当UPS的S=100kV A、cosφ=0.8时,P=80kW; Q=60kVAR。 当UPS为S=100kV A、cosφ=0.6时,则S=100kVA;P=60kW;Q=80kVAR。 若负载为40kVA，cosφ=0.6，则S=40kVA; P=24kW;Q=32kVAR。 负载增至80kVA,cosφ=0.6时,则S=80kVA; P=48kW;Q=64kVAR。 此时负载的视在功率S和有功功率P都小于额定情况下的数值,而无功功率Q却大于额定情况下的数值。但是,不能用cosφ=0.6的负载的数值与cosφ=0.8时的UPS的数值来比,而必须与UPS为cosφ=0.6时的能力来比。负载的Q值小于UPS此时的Q值80kVAR。完全可以满足负载增至80kVA的需要。 (2)UPS带非线性负载的问题。若UPS为100kVA,cosφ=0.7时带非线性负载奔腾133PC+15in(英寸)显示器(170VA)能带多少台?cosφ=0.8的UPS又能带多少台? 非线性负载是五花八门的,但是计算机类负载多是整流电容滤波型。所以I
目录 一、电力问题与UPS 二、UPS电性能指标定义 三、对UPS的电性能指标的要求和分类方法 四、UPS的基本电路结构及特点 五、如何正确评价UPS电性能的优劣 六、提高在线式UPS 可靠性途径之一—冗余配置 七、提高在线式UPS可靠性途径之二—模块化（插件式） 八．改善在线式UPS对电网的适应能力 九、电池的使用与维护 十、正确地选用配置UPS 十一、概念及名词解答 一、电力问题与UPS 1.市电电网应该是什么样的,用哪些电性能指标进行描述？ 答：大容量，功率因数高，频率稳定度高，有谐波和浪涌。可以用电压不平衡度，波形失真度，频率稳定度等电性能指标进行描述。 2.市电电网实际存在着哪些问题，是怎样产生的？ 答：谐波成分大，有浪涌电流，峰值电流，频率稳定度差。主要是由于供配电电网及负载质量不佳造成的。 3.UPS的基本功能是什么，近年来其基本观念有哪些变化？ 答：UPS是不间断电源的英文缩写，主要有两个基本功能：①在市电正常的时候，它为负载提供稳定而洁净的优质电源，类似稳压电源。同时对蓄电池充电。②在市电不正常及断电的时候，它通过蓄电池对负载延时供电。 UPS，特别是大中型UPS，它现在已经不仅仅是一台简单的不停电供电整机产品，随着UPS技术的发展和成熟，它将成为一个中型的或者说局部的高可靠、高性能、高度自动化的供电中心。 它的功能应该包括我们传统概念上的以下环节和内容： 第一，主机运行高效、高可靠，能在各种复杂的电网环境下运行，输出能全面地高质量地满足各种负载的要求。 第二，有很强的可用性和可维护性，有高度智能化的自析功能状态显示、报警、状态记录和通讯功能，甚至有环境监测功能。 第三，有很强的网络保护功能，也就是说，它不仅向直接由它供电的硬件设备提供可靠的保护，还应该向它们所运行的软件提供保护，UPS可配置相应的电源监控软件，SNMP（网络管理协议）管理器，有远程管理能力，用户可执行UPS与网络管理平台之间的监控和数据传输操作，使UPS成为网络系统中重要组成部分。 二、UPS电性能指标定义 4.什么是UPS输入功率因数，KW，KV A的概念是什么？
UPS标准中功率因数的概念 由信息产业部制定的UPS通信行业标准《YD／T1095－2000通信用不间断电源――UPS》中有两处与功率因数有关的概念，即输入功率因数和输出功率因数。 在1987年《GB7260－87不间断电源设备》标准中，对“负载功率因数”有如下定义：理想正弦波电压情况下，有功功率对视在功率之比。并在之后的技术要求中规定，在正弦波条件下，负载功率因数为0.7～0.9（滞后），额定为0.9。 在1993年《GB／T14715－93信息技术设备用不间断电源通用技术条件》标准中也提出了负载功率因数的概念，并在术语部分做出与1987年标准相同的解释。但在之后的技术要求中，负载功率因数的指标定为0.8。 这两个标准中，“UPS功率因数”的概念还没有出现，只对UPS负载的功率因数提出了不同的要求。这可能和当时UPS的应用不多，国内对UPS的各项技术掌握不够全面有关。 UPS作为供电系统中的中间环节，它本身具有双重性格：对于上一级供电设备（电网），它是一个交流负载；而对于下一级负载，它是一个交流电源，是电网的一部分。 如果把UPS与UPS的负载当成一个整体，作为上一级电网的交流负载出现时，它的功率因数由两部分决定：UPS负载的功率因数和UPS的电路结构形式。这时的功率因数，我们现在叫做“UPS输入功率因数”。后备式和在线互动式UPS 的输入功率因数等于UPS输出负载的功率因数，他们本身不产生附加的功率因数失真。传统双变换在线式UPS由于输入侧的变换器是整流滤波电路，它的输入功率因数较低，小于0.8，并且和UPS输出端的负载性质无关。双变换式UPS 附加有源功率因数校正电路（PFC）后，输入功率因数可达0.99，且不受UPS 输出端负载性质影响。 在2001年《YD／T1095－2000通信用不间断电源――UPS》标准中，使用了输入功率因数的概念，在电气性能技术要求中，分三个等级分别给出了指标，并提出了试验方法。 另一个概念，“输出功率因数”也出现了在电气性能技术要求中给出指标：输出功率因数≤0.8。并在输出功率因数的试验方法中提到：“调节非线性负载的
UPS的额定输出功率与负载功率因数 UPS的额定输出功率是UPS输出的一个重要参数,也是选择UPS的一个最重要的参数.但并不是UPS对任何负载都可达到这一个固定不变的数,而是与负载性质有关的数据. 任何一台UPS都要标注额定输出功率,同时也标注负载功率因数值,或标注额定功率的KVA值及KW值.但是对这个参数却有一些错误的认识,甚至在一些杂志上个别文章也做了一些错误的解释.例如,有的用户要用功率因数为0.8的UPS按其KVA值带满纯阻性负载,有的作者用功率因数为0.8的UPS的输出值去计算功率因数为0.7的负载量.这些都是错误的. 那么,输出功率是怎么确定的?输出功率与负载功率因数又有什么关系呢?这就是本文所要讨论的问题.下面就某著名品牌的UPS的有关计算做一说明,并将其他几种品牌的UPS的有关数据加以介绍. 一、某著名品牌的UPS的输出功率与负载功率因数的关系 下面的资料选自该厂的培训材料(英文)的有关部分,它不仅有结论的表格,而且还具体给出了计算过程. 这是一种标准的双变换UPS,其输出部分电路简图如图1.IGBT逆变器模块输出接至变压器初级,变压器与滤波电容共同组成输出滤波电路.(无变压器的UPS是由一个电感与电容组成滤波电路,电路性质相同). 图1:UPS输出部分电路简图 现以一台三相输入/三相输出60KVA COSΦ=0.8 额定电压为380V的UPS为例计算说明如下: 输出功率S=60KVA 额定负载功率因数COSΦ=0.8有功功率P=48KW 额定负载电流IL=91A. 滤波电容为2组3x65μF.在正常电压工作情况下,电容除了滤掉高次谐波外,对于基波来讲它是一个固定的电容电路,在额定电压下,基波电容电流为27A.也就是说不管负载电流是多少,也不管电流的性质如何,即便是空载,这个电流总是要由逆变器供给的.这是一个固定的容性电流.这是这个问题的关键,其简化等值电路(折算到输出电压)如图2: 图2:等值电路图 逆变器电流应是负载电流与电容电流之和.当负载电流为额定值,负载功率因数为规定值0.8时,电路的向量图入图3: 图3:向量图 从此向量图可以得出在规定的功率因数额定负载电流下,逆变器电流IINV=78A.根据这个电流值来选择U PS的功率器件和变压器等器件.这就是按照UPS输出要求,设计选择UPS内部元器件的基础.也就是由这个问题决定UPS的输出性能. 逆变器电流IINV为78A,电容电流IC为27A,是IINV的35%.也就是说不管负载电流IL如何,逆变器总是要供给其额定值35%的容性电流. 从理论状态上讲不管负载电流的大小也不管负载功率因数如何,只要逆变器电流不超过其规定数值(例如在本例中为78A),UPS就在其额定范围内,不过载.如图4为理想向量图.从该图得出负载功率因数从COS ФCAP=0(IL=78-27=51A) 到COSФIND=0(IL= 78+27=105A)范围内只要IL值与IC值合成IINV的数值不超过规定值,就能供电.
ＵＰＳ有两个功率因数值：输入功率因数和输出功率因数。输入功率因数表示ＵＰＳ对电网有功功率吸收的能力及对电网影响的程度；输出功率因数表示ＵＰＳ对非线性负载的适应能力。当然，对输入功率因数的要求是越高越好，而ＵＰＳ的输出功率因数却不一定越大越好，现就这个问题进行讨论。 １基本概念 ·视在功率：即交流电压和交流电流的乘积。ＵＰＳ说明书上的功率伏安值就是指ＵＰＳ的额定输出电压和额定输出电流的乘积，用公式表示为：Ｓ＝ＵＩ式中，Ｓ是ＵＰＳ的额定输出功率，单位是ＶＡ（伏安）；Ｕ是ＵＰＳ的额定输出电压，单位是Ｖ如２２０Ｖ３８０Ｖ等；Ｉ是ＵＰＳ的额定输出电流，单位是Ａ。 视在功率包括两部分：有功功率（Ｐ）和无功功率（Ｑ）。 ·有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮，使电机转动，使电子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在功率的一部分，用式表示：Ｐ＝Ｓｃｏｓθ ＝ＵＩｃｏｓθ ＝ＵＩ·Ｆ式中，Ｐ是有功功率，单位是Ｗ（瓦）；Ｆ＝ｃｏｓθ 被称为功率因数，而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。 功率因数表征着ＵＰＳ输出有功功率的能力。 ·无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Ｑ＝Ｓｓｉｎθ ＝ＵＩｓｉｎθ 式中，Ｑ为无功功率，单位是ｖａｒ（乏）。 对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。 一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。既然无功功率不做功，要它何用！于是他们当然就认为功率因数为１的电源最好。因为它能给出最大输出功率，当然也就认为ＵＰＳ输出功率因数小了就不好。然而，实际情况并非如此。 假如有一台计算机，当交流市电输入后进行整流，就得到图１中ＵＤＣ的脉动直流电压，若不将脉动电压进行任何加工，就直接提供给计算机电路，毫无疑问，电路根本无法正常工作。虽然这时计算机的功率因数接近于１，可这又有何用呢。为了让计算机电路能正常工作，必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整流器后面的滤波电容器Ｃ来完成。这个滤波器就像一个水库，电容器里面必须储存足够数量的电荷，在整流半波之间的空白时，使电路上的工作电压仍不间断，能保持正常电平。换句话说，即使在两个脉动半波之间无输入电能时，Ｕｃ的电压电平也无显著的变化，这个功能是靠电容器内的储能来实现的，储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。所以说，计算机是靠无功功率的支持，才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。 因此可以说，计算机不但需要有功功率，也需要无功功率，两者缺一不可！ ３ＵＰＳ的输出功率因数并不是越大越好 ＵＰＳ很少被用来照明或带电热器之类的线性负载，绝大多数用作像计算机或类似计算机的电子设备供电。
一、UPS不间断电源详细设计方案 （1）90KVAUPS90KVA（3Φ380V，三进三出）机型方案介绍UPS备选机型UPS容量数量电池配置电池节数后备时间美国艾默生 NXR90KVA 90KVA 1 LC-XA12100 240 120分钟 1、详细配置情况如下： 艾默生NXR90KVA不间断电源备选机型详细配置 UPS 使用环境 UPS系统电池系统主机BCBBOX电池电池柜 电池连接 线NXR90KVA主机1 台 90KVABOX1 套 松下LC-XA121002台2套 说明： （1）、以上UPS电源延时时间为60分钟（按照实际负载平均功率计算）； （2）、NXR90KVAUPS尺寸与重量表： 输出功率(KVA) 90KVA 尺寸（mm）：宽800 尺寸（mm）：深600 尺寸（mm）：高1400 重量（kg）：268 2、电池计算方式 一、UPS参数如下： 1) UPS容量为90kVA； 2) 满负荷工作状态，后备60分钟； 3) 逆变效率0.94，负载功率因数为0.9； 4) 直流电压480V（一组配12V电池40节）。 二、计算过程： 每单格蓄电池需要提供的功率＝900000×0.9÷0.94÷40÷6=359W/cell(100%负载情况下)12V/功率下=359*6=2154W/6Cell 查蓄电池LC-XA12100放电数据：温度25℃下，电池放电至终止电压1.75VDC，60分钟放电恒功率放电数据为694W/cell。 采用3组LC-XA12100电池供电，60分钟率放电可提供的功率为694*3=2082W/6cell，大约
满足需要的2154W/cell。可满载待机1小时。 三、小结： 采用3组共120节LC-XA12100电池，可满足单机90kVA满载后备60分钟要求。 艾默生NXR系列UPS技术优势和特点 Liebert系列NXR30-160KVAUPS是采用最新DSP数字控制技术的在线式双变换UPS产品，具有优异的性能和突出的可靠性。 艾默生LiebertNXRUPS特点如下： 1.系统效率高： NXR系统负载率在50%-75%的时候，效率高达96%。系统负载率25%的时候效率大于95%。 2.优越的整流器性能 无论线性负载或非线性负载整流器都有非常小的输入电流谐波（＜3%）和非常高的输入功率因数（＞0.99），可以减少前端的配电装置和电缆的成本，同时使得前端发电机的容量大为降低。 3.输出带载能力强： NXR系列UPS输出功率因数为0.9。以160KVA容量为例，NXR可以带144KW有功负载，而传统输出功率因数为0.8的UPS只能带128KW的有功负载。 4.紧凑的结构设计，占地面积小 紧凑的结构设计极大的减小了对安装空间和地板承重的要求，使用户节省了空间和投资。 160KVA底座安装面积约为0.5㎡。 5.基于DSP的全数字控制技术 在LiebertNXRUPS中，所有的功率变换器（诸如整流器、逆变器和DC/DC变换器等）和系统元件（诸如旁路和逆变器的静态开关）都是由2个DSP（数字信号处理器）控制。 DSP的高速和精确控制性能使UPS可由先进的柔性的逻辑算法实现极高的性能和可靠性。 6.先进的并联功能 并联功能在增加UPS系统容量的同时更进一步提高了电源的可靠性。例如N+1系统中，假设1台UPS因偶然故障而退出，剩余的系统仍然能够向精密的负载提高稳定的电力供应。 LiebertNXR系列UPS可实现多达4台并联而无需增加任何功能卡或其他选件，扩容或冗余时，并联系统的设置仅仅通过增加并机电缆就可完成。 并联功能通过并机电缆、实时的负载均分调节和灵活的智能化控制实现。精密负载在各种 运行模式和条件下都受到最大可靠性和可用性的保护。 7.极宽的输入电压范围 整流器输入电压范围是相电压从228V到476V(低于-25%时降额)，频率范围从40Hz到
UPS的分类： 1.按照功率分类：<5KVA, 5-20KVA, >20KVA 2.按照输入输出电压分类：单相UPS，三相UPS 3.按照安装方式分类：塔式，机架式。 4.按照技术分类：后备，在线互动式，双变换在线式，Delta变换式。 5.按照结构分：模块化UPS，固定功率UPS，类模块化UPS 6.固定功率在线式分类：工频机，IGBT整流器+传统逆变器（过渡技术），高频机 1.2.1按电路主结构分类 （1）后备式UPS （2）在线式UPS （3）串并联调整式UPS （4）在线互动式 UPS 1.2.2按后备时间分类 （1）标准机 （2）长效机 1.2.3按输入/输出方式分类 （1）单相输入/单相输出UPS （小功率UPS） （2）三相输入/单相输出UPS （中、大功率UPS）
（3）三相输入/三相输出UPS （中、大功率UPS）对于用户来说，采用三相供电时市电配电和负载配电比较容易，每一相都承载一部分负载电流。1.2.4按输出波形分类 （1）正弦波UPS （2）方波UPS 不适合带感性负载，会使方波产生瞬态尖波，从而给UPS和负载设备造成破坏，大多数后备式UPS的输出波形为方波。 1.2.5按输出容量分类 （1）微型UPS （输出功率小于或等于1kVA） （2）小型UPS （输出功率大于1kVA 而小于5kVA） （3）中型UPS （输出功率大于5kVA 而小于或等于30kVA） （4）大型UPS （输出功率大于30kVA 而小于或等于100kVA）。 1.3技术成熟并已形成产品的UPS 按技术性能的优劣来排序 （1）双变换在线式UPS （2）串并联调整式UPS(Delta 变换器) （3）在线互动式UPS （4）后备式正弦波UPS （5）后备式方波UPS
功率因数 功率因数（Power Factor是衡量电气设备效率高低的一个系数。它的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数低，说明无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。 关于功率因数的讨论网上也有不少文章，但很多人仍然对一些概念存有误解，这将为系统的设计带来诸多危害，有必要在此再加以澄清。 一、功率因数的由来和含义 在电子领域的负载有三个基本品种：电阻、电容和电感。电阻是消耗功率的器件，电容和电感是储存功率的器件。日常所用的交流电在纯电阻负载上的电压和电流是同相位的，即相位差q=0°，如图1(a)所示;交流电在纯电容负载上的电压和电流关系是电流超前电压90°(q=90°)，如图1(b)所示;交流电在纯电感负载上的电压和电流关系是电流滞后电压90°(q=-90°)，如图1(c)所示。 图1不同性质负载上的电流电压关系 功率因数的定义是： (1) 在电阻负载上的有功功率就是视在功率，即二者相等，所以功率因数F=1。而在纯电容和纯电感负载上的电流和电压相位差90°，所以所以功率因数F=cosq=cos90°=0，即在纯电容和纯电感负载上的有功功率为零。 从这里可以看出一个问题，同样是一个电源，对于不同性质的负载其输出的功率的大小和性质也不同，因此可以说负载的性质决定着电源的输出。换言之，电源的输出不取决于电源的本身，就像一座水塔的供水水流取决于水龙头的开启程度。 从上面的讨论可以看出，功率因数是表征负载性质和大小的一个参数。而且一般说一个负载只有一种性质，就像一个人只有一个身份证号码一样。这种性质的确定是从负载的输入端看进去，称为负载的输入功率因数。一个负载电路完成了，它的输入功率因数也就定了。 比如UPS作为前面市电或发电机的负载而言，比如六脉冲整流输入的UPS，其输入功率因数就是0.8，不论前面是市电电网还是发电机，比如要求输入100kVA的视在功率，都需要向前面的电源索取80kW的有功功率和60kvar的无功功率。如果UPS的输入功率因数是0.6，就需要向前面的电源索取60kW的有功功率和80kvar的无功功率。像这样的输出分配，前面电源是“无权”决定的。 二、表征UPS输出能力的参数——负载功率因数 1.负载功率因数被误称为“输出功率因数” 众所周知，在很早以前人们穿的鞋子都是由裁缝按照每个人的尺寸一对一制作的，到了现代由于社会的发展和分工，出现了很多工业。比如制鞋工业需要预先做出很多鞋子以供社会需要，问题是做多大的鞋子？是男鞋还是女鞋?这就需要事先有个规划，这个规划就来自于社
移动公司电源培训UPS试题 一、单选题：（20分） 1．( B )UPS中有一个双向变换器，既可以当逆变器使用，又可作为充电器。 A．后备式B．双变换在线式C．在线互动式D．双向变换串并联补偿在线式 2．uPS的( A )反映UPS的输出电压波动和输出电流波动之间的相位以及输入电流谐波分量大小之间的关系。 A．输出功率因数B．输出电压失真度C．峰值因数D．输出过载能力 3．uPS等使用的高电压电池组的维护通道应铺设( A )。 A．绝缘胶垫B．防静电地板C．地槽D．地沟 4．UPS电源的交流输出中性线的线径一般( C )相线线径的1．5倍。 A．不大于B．等于C．不小于D．不确定 5．LIPS和柴油发电机接口问题涉及uPS和柴油发电机两个自动调节系统，两者接口时出现的不兼容问题是两个系统相互作用的结果，措施予以解决。过去最常用的方法是( B )。 A．安装有源滤波器可以在其中一个系统或两个系统内采取适当 B．将发电机降容使用 C．采用12脉冲整流器 6．UPS逆变器输出的SPWN波形，经过输出变压器和输出滤波电路将变换成( B )。 A．方波B．正弦波C．电压D．电流 7．uPS频率跟踪速率是指( A )。 A．UPS输出频率跟随交流输入频率变化的快慢 B．LIPS输出频率跟随直流输入频率变化的快慢 C．LJPS输入频率跟随交流输出频率变化的快慢 D．以上皆非 8．UPS应每( B )检查主要模块和风扇电机的运行温度。 A．每月B．季C．半年D．每年 9．LJPS在正常工作时，逆变器输出与旁路输入锁相，下列哪一个是锁相的目的( C )。 A．使LJPS输出电压值更加稳定 B．使UPS输出频率更加稳定 C．使IJPS可以随时不问断地向旁路切换 D．以上答案都不正确 10．UPS主路输入市电断电时，由( A )。 A．电池逆变供电B．切换到旁路供电 C．电池和旁路一起供电D．UPS停机 128．当uPS从逆变器供电向市电交流旁路供电切换时，逆变器频率与市电交流旁路电源频率不同步时，将采用( B )的方式来执行切换操作。 A．先接通后断开B．先断开后接通 C．同时断开D．同时接通 11．对LJPS系统而言，峰值因数指的是UPS逆变器电源的交流输出电流的峰值与输出电流的有效值(RMS)的比值。对于UPS电源来说，其典型的峰值比为( C )。 A．2-3：1 B．2．5：l C．3：1 D．3．5：1 12．具有并机功能的UPS负载电流不均衡度( B )。 A．≤1％B．≤5％C．≤10％D．≥5％ 13．后备式UPS的自动稳压器的作用是什么?( A ) A．调节并稳定输出电压B．调节并稳定输入电压
UPS输出功率因数的评价及测试方法 信息产业部邮电工业产品质量监督检验中心李崇建 作为现代通信系统及计算机网络主要的供电设备，UPS的输出电气指标共有十余项，本文就输出功率因数(PF)一项指标进行较详细的讨论，并介绍此项指标的测试方法。 UPS的输出功率因数是多数用户较为关注的技术指标之一，因为UPS输出功率因数的高、低将直接影响对各种负载(如感性、容性及整流非线性负载)的驱动能力。交流供电设备的输出容量是以伏安(V A)为单位来表示的，即供电设备的输出交流电压的有效值与电流有效值的乘积，也就是我们所说的视在功率PS。 UPS的输出容量是以视在功率V A来表示的，所有的UPS在标明输出容量的同时还标明了输出功率因数。目前国内市场上销售的进口或国产UPS的输出功率因数一般在0。6～0。8之间。对于UPS输出功率因数，在一些用户和UPS销售商中存在一些不全面的理解或不恰当的评价。一些UPS用户或销售人员认为输出容量PS与功率因数PF的乘积就是UPS的实际输出功率或称输出有功功率P，即P＝PS×PF。这样理解和解释输出功率因数虽然没有错误，但还很不全面，忽视了UPS输出能力的另一方面即无功功率PQ的输出能力。现代计算机网络系统及自动化控制系统中的大部分交流用电负载为非线性负载，其中以整流非线性负载居首位，在自动化控制系统中也常有具有铁芯的感性非线性负载，如变压器、交流电动机等。这些用电负载正常工作时不仅需要有功功率P，而且还须UPS在输出电压波形无明显失真状态下提供负载必须的无功功率PQ才能确保用电负载正常工作。UPS对负载所提供的无功功率PQ是由除基波电流以外的各次谐波电流提供的。 每个交流用电负载视其阻抗特性的不同，其功率因数的表达方式也不相同，功率因数有两种表达方式:相移功率因数cosφ和失真功率因数PFD。 相移功率因数一般产生在线性负载上，如容性或无铁芯电感负载等。由于负载上正弦电压与正弦电流的相位不同而产生了相移功率因数，相位角φ的余弦值即为相移功率因数，如图1所示。从图中可看出电压u与电流I虽然有相位差，但两者都是正弦波，电流波形中没有由于负载所引起的附加谐波电流。 图1线性负载相移功率因素示意图 失真功率因数主要产生在二极管整流、可控硅整流和带有铁芯的感性非线性负载上。二极管整流及铁芯感性非线性负载上的相移功率因数一般都比较高，如交流异步电动机的相移功率因数一般在0。9左右，二极管整流非线性负载的相移功率因数一般可达0。98～0。99。但由于这两种负载工作时会产生较大的谐波电流，如图2所示。由于负载中有谐