2.改善电能质量,绿色UPS需减少对电网的污染
就像用水企业使用干净的水之后可能排放污水一样,电力负载在从电网取电的同时,也可能反馈污染给电网。其中非线性负载是电网比较常见的污染源,包括UPS在内的电力电子设备的前级整流装置均属于该类型。随着数据中心的集中化和规模持续增大,10MW级别的数据中心已屡见不鲜,为确保电能质量,避免干扰其他用电设备的正常工作,必须减少UPS等电力电子设备对电网的污染问题。UPS对电网的污染主要体现在功率因数和输入电流谐波畸变两个方面。
用电设备功率因数的降低,将使无功功率增加和设备总需用电流变大,从而加大线路的损耗,且使相应的线缆、空开、变压器等变配电设备选型及成本升高。以500kVA UPS为例,工频UPS的各类配电器件选型均大于高频UPS。
而电流谐波畸变率THDi则导致电压畸变,干扰其他设备正常工作;大量的3 次谐波流过中性线时,导致损耗增加。电网高次谐波还会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确。
传统工频UPS使用相控整流,其整流器有6脉冲和12脉冲两种,分别由6个晶闸管和12个晶闸管组成。因为其一个市电周期内只能开关一次,电流波形难以有效控制,故该整流器输入电流谐波大,功率因数低。而高频UPS采用高频开关整流器,通过快速开通与关断调整工作回路使电流为与电压同相同频的正弦波形,从而减小输入电流谐波,提升功率因数。不同类型UPS谐波值与功率因数如下: