大功率UPS輸入諧波電流抑制四種方案比較(圖)

　對大功率UPS來(lái)說(shuō),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%，對電網(wǎng)的危害較大,諧波有可造成配電線(xiàn)纜、變壓器發(fā)熱，降低通話(huà)質(zhì)量，空氣開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，發(fā)電機喘振等不良后果；諧波按電流相序分為+序（3k+1次，k為0和正整數）、-序（3k+2次，k為0和正整數）、0序（3k次，k為正整數），+序電流使損耗加重，-序電流使電機反轉、發(fā)熱，0序電流使中線(xiàn)電流異常增大?！?br style="margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; ">
　　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％（額定負載），輸入功率因數0.95。這種配置，雖然輸入指標非常好，但是技術(shù)仍不成熟，存在誤補償、過(guò)補償等問(wèn)題，導致主輸入開(kāi)關(guān)誤跳閘或損壞等現象；THM有源諧波濾波器技術(shù)缺陷為:

　　a)、存在"誤補償"問(wèn)題：由于它的補償響應時(shí)間長(cháng)達40ms以上,存在"誤補償"隱患。當在輸入電源上、執行切除/投入操作或在UPS的輸入上游側、作大負載的切除/投入操作時(shí)，易產(chǎn)生”誤補償”。輕者，造成UPS的輸入諧波電流”突變”。嚴重時(shí)，會(huì )導致UPS的輸入開(kāi)關(guān)"誤跳閘"。

　　b)、可靠性偏低：對于6脈沖+有源濾波器的UPS來(lái)說(shuō)，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動(dòng)管, 其故障率偏高。相反，對于12脈沖+無(wú)源濾波器的UPS來(lái)說(shuō)，在它的濾波器中、使用的是可靠性很高的電感和電容。

　　c)、降低系統效率,增加運行成本：有源濾波器的系統效率為：93%左右。對于400KVA UPS并機而言，在滿(mǎn)載及按33%的輸入諧波電流進(jìn)行補償的條件下，如果按毎KW*hr= 0.8元付電費的話(huà)，在1年內所需支付的運行費用為：

　　400KVA*0.07/3=9.3KVA; 一年的耗電量為65407KW.Hr, 需要增加的電費開(kāi)支為：65407X0.8元=5.2萬(wàn)元。

　　d)、加有源濾波器價(jià)格極其昂貴：有源濾波器200KVA UPS的標稱(chēng)輸入電流為： 303A ;

　　諧波電流估算：0.33* 303A = 100A ,

　　如要完全補償到輸入諧波電流含量5%至少需計算補償電流： 100A ;

　　實(shí)際配置：一套 100A 的有源濾波器。按目前每安培 1500 -2000元報價(jià),總成本增加15萬(wàn)到20萬(wàn)元,對6脈沖200KVA UPS

　　來(lái)說(shuō),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0.9,可局部減小諧波電流對電網(wǎng)的危害。這種配置，輸入電流諧波仍然偏大，對發(fā)電機容量配比要求為1：2以上，并存在導致發(fā)電機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6脈沖整流器ups拼湊成：

　　a)一臺標準的6脈沖整流器

　　b)一臺移相30度變壓器+6脈沖整流器

　　所構成的假12脈沖整流器UPS。表面看起來(lái)滿(mǎn)載輸入電流諧波為10％,這種配置存在嚴重單點(diǎn)故障，當一臺UPS故障時(shí)，系統輸入諧波電流急劇增大，嚴重危害供電系統的安全。主要缺點(diǎn):　

　　1)．原器件的偷工減料,整整少了一套設備.

　　2). 如果一臺UPS的整流器發(fā)生故障,就轉變?yōu)?脈沖的UPS, 諧波含量急劇增大.

　　3). 且對于直流母系線(xiàn)的控制為開(kāi)環(huán)的控制系統.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). 系統的擴容會(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電網(wǎng)的危害,價(jià)格相對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％（額定負載），輸入功率因數0.95。這種配置，為UPS行業(yè)最成熟最可靠的解決方案，對發(fā)電機容量要求為1：1.4；

四種方案性?xún)r(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(guò)長(cháng)期運行實(shí)踐證明穩定可靠,性?xún)r(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。