大功率UPS谐波治理方案

UPS电源在哪些领域得到广泛应用?

ups电源供电系统机器设备为第一类信息机器设备,关键运用于计算机信息系统软件、通讯系统、移动数据网络中心等的安全性维护。在大数据产业、大数据产业、道路运输、金融业产业链、航天航空产业链等。不间断电源作为计算机信息系统、通信系统和数据网络中心的重要外围设备,在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定、提高电网质量、防止瞬时停电和意外停电对用户造成伤害方面具有十分重要的作用。

第二类工业动力UPS电源系统设备主要应用于工业动力设备行业的电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、军事等领域,确保所有电力自动化工业系统设备、远程执行系统设备、高压断路器接通、继电保护、自动装置、信号装置等交流、直流不间断电源设备的工业自动化动力供给的可靠性。工业级不间断电源是不间断电源商品中的高档商品。它涉及到大功率(将会达到兆瓦级)能量转换的电力电子技术、大数字控制系统、交流电串联冗余技术、有源脉冲电流抑止技术性、大功率商品生产技术等。显而易见,一般供电系统公司不可以进到这一行业。只能具有大功率电力电子技术和一系列产品研发、生产制造和服务项目工作能力,并累积了相对的工业生产运用工作经验的公司,才可以搞好工业用电不间断电源系统软件的设计方案、生产制造和销售市场服务项目。

目前大型UPS输入谐波电流抑制共有4种方案

方案1.

6脉冲UPS+有源高次谐波滤波器,输入电流高次谐波<5% (额定负载),输入功率因数0.95。这种布置使得输入指示符非常好,但是其技术不成熟、存在误差补偿、过补偿等问题,从而引起例如主输入开关的误跳或损坏等现象的THM有源谐波滤波器技术的缺陷是常见的

a)存有“虚报补偿”难题:因为其补偿响应速度超出40ms,存有“虚报补偿”的安全隐患。如在键入开关电源上实行激光切割/投入实际操作时,或是在ups电源键入的上下游侧实行大负荷激光切割/投入实际操作时,非常容易造成“偏差赔偿”。灯亮了,导致ups电源键入谐波电流“突然变化”。比较严重时,会造成ups电源键入开关“误跳闸”。

b)低可靠性:对于6脉冲+有源滤波器的不间断电源,故障率高,因为其整流器和变流器的功率驱动管是IGBT管。相反,对于12脉冲+无源滤波器不间断电源,在其滤波器中使用高度可靠的电感和电容。

c)减少系统软件效率,提升运作成本费:有源滤波器的系统软件效率约为93%。在400KVA UPS并联机中,在用全充电及33%输入高次谐波电流补偿的条件下,如果以每KW*hr= 0.8元支付电费,则1年内支付的运转费用如下

400KVA*0.07/3=9.3KVA; 年用电为65407KW.Hr,增加的电费为65407X0.8元=5.2万元。

d)增加有源滤波器极其昂贵:有源滤波器200千伏安不间断电源的标称输入电流为303安培;

谐波电流估算:0.33*303A=100A,

如果输入谐波电流含量小于5%,补偿电流必须至少计算为:100安;

实际配置:一组100安培的有源过滤器。根据目前安培1500-2000元的估计,总成本增加15万~20万元,6脉冲200KVA UPS的成本增加约60%-80%。

方案2

采用6脉冲不间断电源+5次谐波滤波器。如果不间断电源整流器是三相全控桥式6脉冲整流器,整流器产生的谐波占所有谐波的近25-33%,加上5次谐波滤波器后,谐波降至10%以下。输入功率因数为0.9,可以局部降低谐波电流对电网的危害。采用这种配置,输入电流谐波仍然较大,发电机容量比要求大于1: 2,存在发电机输出异常增加的隐患。

方案3

采用移相变压器+6脉冲整流器的假12脉冲方案,其组成由2台6脉冲整流器ups拼凑成:

 a)一台标准的6脉冲整流器

b)一台移相30度变压器+6脉冲整流器

配置的假12脉冲整流器UPS。表面上,满载输入电流的谐波似乎为10%。这种配置有一个严重的单点故障。当不间断电源出现故障时,系统输入谐波电流急剧增加,严重危及供电系统的安全。

主要缺点:

1).原器件的偷工减料,整整少了一套设备.

2). 如果一台UPS的整流器发生故障,就转变为6脉冲的UPS, 谐波含量急剧增大.

3). 且对于直流母系线的控制为开环的控制系统.输入均流不可能很好.轻载时的谐波电流依然会很大.

4). 系统的扩容会极为困难

5). 加装的移相变压器不是原装的产品,和原系统的匹配必然不会太好.

6). 占地面积会比较大

7). 性能是12-15%,也比不上12脉冲的UPS.

方案4

采用12脉冲不间断电源+11阶谐波滤波器。如果不间断电源整流器是三相全控桥式12脉波整流器,加上11阶谐波滤波器后,降低到4.5%以下,基本上可以完全消除谐波电流含量对电网的危害,价格比有源滤波器低得多。

采用12脉冲UPS+11次谐波滤波器,输入电流谐波为4.5% (额定负载),输入功率因数为0.95。这类配备是ups电源制造行业完善、靠谱的解决方案,必须1: 1.4的发电机容积。

基于以上分析,在实践中推荐了性能佳、可靠性高、性能稳定可靠、性价比佳的12脉波整流器+11阶谐波滤波器的谐波消除方案。

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