《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 電源技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 大功率UPS輸入諧波電流抑制的四種方案分析和比較
大功率UPS輸入諧波電流抑制的四種方案分析和比較
摘要: 目前大型UPS輸入諧波電流抑制共有4種方案,,本文分別對(duì)此4中方案進(jìn)行分析和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比,數(shù)據(jù)顯示,,在實(shí)踐中將推薦性能最佳,、可靠性最高,且經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐證明穩(wěn)定可靠,,性價(jià)比最好的12脈沖整流器+11次諧波濾波器的諧波消除方案,。
Abstract:
Key words :

中心議題:

解決方案:

  • 采用6脈沖UPS+有源諧波濾波器
  • 采用6脈沖UPS+5次諧波濾波器
  • 采用移相變壓器+6脈沖整流器的假12脈沖方案
  • 采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器


對(duì)大功率UPS來說,如果UPS整流裝置為三相全控橋6脈整流器,,由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近25-33%,,對(duì)電網(wǎng)的危害較大,諧波有可造成配電線纜,、變壓器發(fā)熱,,降低通話質(zhì)量,空氣開關(guān)誤動(dòng)作,,發(fā)電機(jī)喘振等不良后果,;諧波按電流相序分為+序(3k+1次,k為0和正整數(shù)),、-序(3k+2次,,k為0和正整數(shù))、0序(3k次,,k為正整數(shù)),,+序電流使損耗加重,,-序電流使電機(jī)反轉(zhuǎn)、發(fā)熱,,0序電流使中線電流異常增大,。 

目前大型UPS輸入諧波電流抑制共有4種方案:

方案1:采用6脈沖UPS+有源諧波濾波器,,輸入電流諧波<5%(額定負(fù)載),,輸入功率因數(shù)0.95。這種配置,,雖然輸入指標(biāo)非常好,,但是技術(shù)仍不成熟,存在誤補(bǔ)償,、過補(bǔ)償?shù)葐栴},,導(dǎo)致主輸入開關(guān)誤跳閘或損壞等現(xiàn)象;THM有源諧波濾波器技術(shù)缺陷為:

a),、存在"誤補(bǔ)償"問題:由于它的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)40ms以上,,存在"誤補(bǔ)償"隱患。當(dāng)在輸入電源上,、執(zhí)行切除/投入操作或在UPS的輸入上游側(cè),、作大負(fù)載的切除/投入操作時(shí),易產(chǎn)生”誤補(bǔ)償”,。輕者,,造成UPS的輸入諧波電流”突變”。嚴(yán)重時(shí),,會(huì)導(dǎo)致UPS的輸入開關(guān)"誤跳閘",。

b)、可靠性偏低:對(duì)于6脈沖+有源濾波器的UPS來說,,由于在它的有源濾波器中、使用IGBT管作為它的整流器和變換器的功率驅(qū)動(dòng)管,, 其故障率偏高,。相反,對(duì)于12脈沖+無源濾波器的UPS來說,,在它的濾波器中,、使用的是可靠性很高的電感和電容。

c),、降低系統(tǒng)效率,,增加運(yùn)行成本:有源濾波器的系統(tǒng)效率為:93%左右。對(duì)于400KVA UPS并機(jī)而言,,在滿載及按33%的輸入諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臈l件下,,如果按毎KW*hr= 0.8元付電費(fèi)的話,,在1年內(nèi)所需支付的運(yùn)行費(fèi)用為:400KVA*0.07/3=9.3KVA; 一年的耗電量為65407KW.Hr,, 需要增加的電費(fèi)開支為:65407X0.8元=5.2萬元,。

d)、加有源濾波器價(jià)格極其昂貴:有源濾波器200KVA UPS的標(biāo)稱輸入電流為: 303A ,;
諧波電流估算:0.33* 303A = 100A ,,如要完全補(bǔ)償?shù)捷斎胫C波電流含量<5%至少需計(jì)算補(bǔ)償電流: 100A ;
實(shí)際配置:一套 100A 的有源濾波器,。按目前每安培 1500 -2000元報(bào)價(jià),,總成本增加15萬到20萬元,對(duì)6脈沖200KVA UPS來說,,幾乎增加60%-80%成本,。

方案2:采用6脈沖UPS+5次諧波濾波器,如果UPS整流裝置為三相全控橋6脈整流器,,由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近25-33%加5次諧波濾波器后減小到10%以下,, 輸入功率因數(shù)0.9,可局部減小諧波電流對(duì)電網(wǎng)的危害,。這種配置,,輸入電流諧波仍然偏大,對(duì)發(fā)電機(jī)容量配比要求為1:2以上,,并存在導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出異常升高的隱患,;

方案3:采用移相變壓器+6脈沖整流器的假12脈沖方案
,其組成由2臺(tái)6脈沖整流器ups拼湊成:

a)一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的6脈沖整流器
b)一臺(tái)移相30度變壓器+6脈沖整流器

所構(gòu)成的假12脈沖整流器UPS,。表面看起來滿載輸入電流諧波為10%,,這種配置存在嚴(yán)重單點(diǎn)故障,當(dāng)一臺(tái)UPS故障時(shí),,系統(tǒng)輸入諧波電流急劇增大,,嚴(yán)重危害供電系統(tǒng)的安全。主要缺點(diǎn): 
1) 原器件的偷工減料,,整整少了一套設(shè)備,。
2) 如果一臺(tái)UPS的整流器發(fā)生故障,就轉(zhuǎn)變?yōu)?脈沖的UPS,, 諧波含量急劇增大,。
3) 且對(duì)于直流母系線的控制為開環(huán)的控制系統(tǒng).輸入均流不可能很好.輕載時(shí)的諧波電流依然會(huì)很大。
4) 系統(tǒng)的擴(kuò)容會(huì)極為困難
5) 加裝的移相變壓器不是原裝的產(chǎn)品,,和原系統(tǒng)的匹配必然不會(huì)太好,。
6) 占地面積會(huì)比較大
7) 性能是12-15%,也比不上12脈沖的UPS,。


方案4:采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器,,如果UPS整流裝置為三相全控橋12脈沖整流器,,加11次諧波濾波器后減小到4.5%以下,可基本完全消除諧波電流含量對(duì)電網(wǎng)的危害,,價(jià)格相對(duì)有源濾波器要便宜得多,。

采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器,輸入電流諧波為4.5%(額定負(fù)載),,輸入功率因數(shù)0.95,。這種配置,為UPS行業(yè)最成熟最可靠的解決方案,,對(duì)發(fā)電機(jī)容量要求為1:1.4,;

 


四種方案性價(jià)比

基于上述分析,在實(shí)踐中將推薦性能最佳,、可靠性最高,,且經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐證明穩(wěn)定可靠,性價(jià)比最好的12脈沖整流器+11次諧波濾波器的諧波消除方案,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。