UPS電源標準中功率因數的概念
由信息產(chǎn)業(yè)部制定的UPS電源通信行業(yè)標準《YD/T1095-2000通信用不間斷電源――UPS》中有兩處與功率因數有關(guān)的概念,即輸入功率因數和輸出功率因數。
在1987年《GB7260-87不間斷電源設備》標準中,對"負載功率因數"有如下定義:理想正弦波電壓情況下,有功功率對視在功率之比。并在之后的技術(shù)要求中規定,在正弦波條件下,負載功率因數為0.7~0.9(滯后),額定為0.9。
在1993年《GB/T14715-93信息技術(shù)設備用不間斷電源通用技術(shù)條件》標準中也提出了負載功率因數的概念,并在術(shù)語(yǔ)部分做出與1987年標準相同的解釋。但在之后的技術(shù)要求中,負載功率因數的指標定為0.8。
這兩個(gè)標準中,"UPS功率因數"的概念還沒(méi)有出現,只對UPS電源負載的功率因數提出了不同的要求。這可能和當時(shí)UPS的應用不多,國內對UPS的各項技術(shù)掌握不夠**有關(guān)。
UPS電源作為供電系統中的中間環(huán)節,它本身具有雙重性格:對于上一級供電設備(電網(wǎng)),它是一個(gè)交流負載;而對于下一級負載,它是一個(gè)交流電源,是電網(wǎng)的一部分。
如果把UPS與UPS的負載當成一個(gè)整體,作為上一級電網(wǎng)的交流負載出現時(shí),它的功率因數由兩部分決定:UPS負載的功率因數和UPS的電路結構形式。這時(shí)的功率因數,我們現在叫做"UPS輸入功率因數"。后備式和在線(xiàn)互動(dòng)式UPS電源的輸入功率因數等于UPS輸出負載的功率因數,他們本身不產(chǎn)生附加的功率因數失真。傳統雙變換在線(xiàn)式UPS由于輸入側的變換器是整流濾波電路,它的輸入功率因數較低,小于0.8,并且和UPS輸出端的負載性質(zhì)無(wú)關(guān)。雙變換式UPS附加有源功率因數校正電路(PFC)后,輸入功率因數可達0.99,且不受UPS電源輸出端負載性質(zhì)影響。
在2001年《YD/T1095-2000通信用不間斷電源――UPS》標準中,使用了輸入功率因數的概念,在電氣性能技術(shù)要求中,分三個(gè)等級分別給出了指標,并提出了試驗方法。
另一個(gè)概念,"輸出功率因數"也出現了在電氣性能技術(shù)要求中給出指標:輸出功率因數≤0.8。并在輸出功率因數的試驗方法中提到:"調節非線(xiàn)性負載的輸入功率因數在小范圍內變化,由電力多功能分析儀測得非線(xiàn)性負載的輸入功率因數應符合技術(shù)要求的規定,并使得UPS輸出達到額定容量,UPS電源能正常工作。"顯然在這里測得的數據是UPS負載的功率因數,這個(gè)數據的范圍是用來(lái)衡量UPS輸出能力大小的。
首先,功率因數這個(gè)概念是針對負載而言的,非線(xiàn)性負載中,電流和電壓出現相位差φ,導致負載和電源間吞吐互換的無(wú)功功率,功率因數cosφ反映了負載從電源中獲取有功功率的能力。對UPS電源來(lái)說(shuō),UPS的輸入功率因數反映了UPS從電網(wǎng)中獲取有功功率的能力,也可以衡量UPS對電網(wǎng)的污染程度。功率因數越大,獲取有功功率的能力越強,對電網(wǎng)的污染程度越小。