節能型VTS雷達站的電源子系統設計與設備選型方法

該雷達站的能耗測試與實(shí)際應用結果分析：

該站UPS配置功率10kVA。UPS整體效率極低：負載率14%時(shí)，效率僅有57%（W），與UPS說(shuō)明書(shū)宣稱(chēng)的90%以上的滿(mǎn)載效率相去甚遠。

該站UPS的輸入諧波特性不佳，當雷達站發(fā)電機代替市電供電后，UPS經(jīng)常提示 “逆變器內部故障”告警，并自動(dòng)轉直流逆變輸出，發(fā)電機無(wú)法向UPS正常供電。而采用常備功率為25kVA或更大功率的發(fā)電機來(lái)匹配該UPS時(shí)，則可正常匹配。該站電源子系統綜合造價(jià)較高，運行效率仍舊較低，沒(méi)有解決高能耗問(wèn)題。

案例2

有的雷達站為了追求可靠性，采用了圖2所示的冗余UPS電源子系統。但由于對UPS及發(fā)電機的節能選型缺乏考慮，簡(jiǎn)單地采用了高能耗電源產(chǎn)品，所設計的冗余UPS電源子系統，不僅增加了配套發(fā)電機及UPS的一次性采購成本，而且由于冗余并機后的能耗增加，長(cháng)期運行成本更高。

圖2： UPS冗余電源子系統拓撲

三，高耗能雷達站電源子系統的成因分析

多年來(lái)，高耗能電源子系統在不少雷達站的得到應用，其原因是是多方面的：

1、產(chǎn)品原因——早期缺乏節能型UPS

早期，市場(chǎng)上小功率（5kVA或以下）單相輸出和大功率（10kVA或以上）三相輸出的UPS較多，小功率三相輸出的UPS教少；側重接入IT開(kāi)關(guān)電源負載的UPS較多，能帶混合負載的UPS較少。且早期UPS在設計上大多側重系統可靠性，節能特性并不突出或者不是主要賣(mài)點(diǎn)。由于這些市場(chǎng)的原因，可供VTS雷達站配套的節能型UPS極少，用戶(hù)不可避免選擇了高耗能UPS產(chǎn)品。

2、專(zhuān)業(yè)知識——對負載特點(diǎn)缺乏科學(xué)、深入研究

一些VTS工程師對雷達站負載及電源子系統的節能設計缺乏深入了解和研究，習慣照搬傳統經(jīng)驗或聽(tīng)信廠(chǎng)家銷(xiāo)售人員的推薦。比如，采用5倍于負載的穩態(tài)功耗作為的UPS的額定輸出功率——雷達站負載穩態(tài)功耗2kVA，就配置10kVA的UPS。至于UPS匹配的發(fā)電機，不是在深入了解UPS及發(fā)電機特性的基礎上進(jìn)行選型，而是根據廠(chǎng)家的所謂經(jīng)驗公式，簡(jiǎn)單采用2~5倍于UPS額定功率的大功率發(fā)電機組。

有的工程師能簡(jiǎn)單地了解到，UPS加入雷達馬達負載后，負載的開(kāi)機瞬間啟動(dòng)沖擊電流可能數倍于負載的穩態(tài)電流，但具體啟動(dòng)瞬態(tài)電流和常態(tài)電流之比到底多大，啟動(dòng)過(guò)程持續時(shí)間到底多長(cháng)等關(guān)鍵技術(shù)細節缺乏科學(xué)測量及分析，因而對如何選擇節能型UPS或發(fā)電機無(wú)從下手。不得已只能照搬傳統經(jīng)驗或聽(tīng)信廠(chǎng)家的推薦，容易落入電源供貨商的“行業(yè)陷阱”。

3、行業(yè)陷阱——利潤率與功率成正比

通常，電源產(chǎn)品（如UPS、發(fā)電機等）的利潤率是與產(chǎn)品的額定輸出功率成正比的。銷(xiāo)售人員往往盡其所能去推銷(xiāo)大功率、高利潤機器，向用戶(hù)提供或推薦的電源子系統設計方案均力求按利潤最大化來(lái)考慮。如配置就高不就低；能用大功率不用小功率；電池能上長(cháng)延時(shí)不上短延時(shí)。有的供貨商甚至將上述經(jīng)驗形成技術(shù)文檔，使電源子系統各設備間的匹配簡(jiǎn)單化、教條化（比如將UPS的額定輸出功率按3～5倍于負載穩態(tài)功耗配置；發(fā)電機額定輸出功率2~5倍于UPS額定輸出功率配置），向買(mǎi)家施加“技術(shù)影響”。