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科士達電源和柴油發電機如何匹配

2019-3-1 11:17:28      點擊:

科士達UPS電源和柴油發電機不兼容的緣由主要是UPS的輸入諧波電流惹起的輸入功率因數低而形成的,再一個就是發電機的內阻抗大。傳統的處理計劃是將發電機降額運用,使發電機有足夠的容量來補償由科士達UPS的輸入諧波電流而惹起的無功功率,發電機所帶負載的功耗大約為其額定容量的30%左右。顯然,這屬于一種”大馬拉小車”的現象,是不經濟的,而且柴油發電機工作在小負荷狀態,使柴油發電機組更容易產生毛病,降低了柴油發電機組的工作牢靠性,其緣由是柴油發電機機在小負荷下長期工作,氣缸內溫度較低,正常進人氣缸內的光滑油不能完整熄滅,而燃油也不能充沛熄滅,形成活塞環處、噴油嘴處積炭嚴重,氣缸磨損加劇,因此使上述部位加速毛病的產生,使柴油機工作性能降落,排氣冒黑煙。柴油發電機組請求負載必需在60%以上額定負載的狀況下工作,對柴油發電機才較為有利。能夠看出,采用柴油發電機降額計劃來處理問題不是一種基本處理問題的辦法,基本處理問題的辦法應該是對UPS輸入端的功率因數停止校正(PFC),使UPS接近于一個線性負載,對電網或發電機產生很小的諧波電流。

(1)有源功率因數校正

功率因數校正分無源校正和有源校正,有源功率因數校正通常是在整流器后接一個升壓型變換器,圖3,該辦法校正效果好,校正后,輸入電流接近于一個正弦波,功率因數可到達0.99,諧波電流能夠減小到5%以內。但該辦法由于多用了一級變換器,UPS的牢靠性就會降落,在大功率UPS中顯得更為突出,所以有源功率因數校正普通用于單相輸入的小功率UPS中(25KVA以下),關于三相輸入的大、中功率的UPS通常采用無源校正的辦法。

(2)LC無源濾波器校正

由于這種濾波器僅用了LC元件,將它并聯在整流器的輸入端,對UPS電源的牢靠性沒有什么影響,關于三相6脈沖的整流器,其諧波電流主要為5、7次諧波,將濾波器設計為對幅度最大的5次諧波電流的阻抗為零,對7次諧波電流的阻抗很低,因而,5次和7次諧波電流根本流進了濾波器,而不會反送給柴油發電機,惹起發電機輸出電壓失真。這種辦法簡單,濾波效果也很好,諧波電流總THD能夠減小到10%以內,功率因數能夠到達0.95。但缺陷是由于加了濾波器,加大了UPS的體積和重量,但UPS的體積和重量大一點并沒有太大的關系,關鍵是請求牢靠性高,所以這種LC濾波器校正功率因數的辦法在三相輸入的大、中功率UPS中得到了普遍的應用。

(3) LC無源濾波器存在的問題

由于科士達UPS電源輕載時的輸入諧波電流對交流電源系統影響很小,以至能夠疏忽,我們設計的LC濾波器主要思索UPS滿載時輸入諧波電流的抑止和改善輸入功率因數的性能,因而,有無源濾波器的UPS在空載和輕載時常常呈現特別低的超前功率因數,即為電容性負載,這種狀況對市電的變壓器沒有什么影響,但是,柴油發電機給電容負載供電時可能呈現輸出電壓過高或無激磁而關機,形成供電系統嚴重毛病。下面我們來剖析產生這種現象的緣由,圖5是發電機供電系統簡化電路圖,U1是發電機的電勢,U1的大小取決于發電機的激磁電流。Zs是發電機定子的阻抗,Z是負載的阻抗,Us是發電機的輸出電壓,I是負載電流。

由于發電機的電勢必需等于發電機內部阻抗和外部負載阻抗的壓降之和,因而,能夠調理電壓調理器改動發電機電勢U.來控制發電機的輸出電壓。圖5c是發電機給純電容性負載供電時的向量圖,其中電流向量I超前電壓向量Us90°,內部電壓降IZs的相位與電理性負載時相反,結果發電機發出的電勢U1比輸出的電壓Us小,也就是說,較小的電勢U1就能產生很大的輸出電壓Us。

在這種狀況下,為了維持發電機輸出電壓Us恒定,電壓調理器必需大大地減小轉子激磁電流以減小發電機電勢U1,但是由于發電機轉子都有一定的剩磁,即便電壓調理器完整關閉,仍有足夠的磁場產生輸出電壓,所以電壓調理器不可能有足夠的調理范圍完整控制輸出電壓。這將招致輸出過壓,或者電壓調理器關閉,最終使發電機關閉。因而,柴油發電機帶電容性負載時不能正常工作。UPS在空載或輕載時屬于電容性負載,圖5c的狀況是實踐存在的。顯然,要處理上述問題,必需對UPS在空載和輕載時的輸入功率因數停止調理。詳細處理問題的辦法為:

①在發電機所帶的負載包括科士達UPS和科士達機房空調的狀況下,可先將空調設備加到發電機上,詳細辦法可在UPS的輸入電路上接一個延時繼電器,以延緩UPS負載電力的接通。

②采用帶接觸器的UPS輸入濾波器,當UPS輕載時經過接觸器自動斷開濾波器。

科士達UPS電源和柴油發電機選型的倡議

上文中我們剖析了UPS和柴油發電機不匹配的緣由,并剖析理解決問題的辦法,因而,在工程設計時,只需謹慎思索UPS和柴油發電機選型的技術請求,能夠防止它們之間的不匹配,倡議如下:

(1)關于三相輸入的UPS輸入功率因數不小0.95,THD應小于l0%,假如達不到這個請求,就需加裝濾波器。并且輸入濾波器應帶接入和斷開的接觸器,以確保濾波器的電容器不會形成柴油發電機輸出電壓過高或電壓調理器關閉。UPS的整流器在輸入電源頻率變化范圍小于±10%、輸入電源頻率變化率小于5Hz/s應能正常工作。

(2)發電機輸出的頻率變換范圍應小于±l0%,輸出電源頻率變化率小于5Hz/s。

(3)選擇的柴油發電機的電壓調理器(AVR)應不受機組輸出電壓波形失真的影響,內阻應較小。如PMG(永磁發電機)鼓勵式同步交流發電機。

(4)在滿足上述請求時,發電機的容量可按UPS滿載加蓄電池充電時UPS的輸入功率的l.3~1.5倍思索。

(5)由于科士達蓄電池的容量越大,則蓄電池的充電功率也就越大,相應地發電機需求的容量也就請求越大,這樣會招致本錢增加;而且,科士達電池的充電功率越大,則占總負荷的比重也就越大,在充電完畢時,發電機就可能工作在輕載狀態,這樣運轉對發電機也是十分不利的。所以不要將UPS蓄電池的容量選得太大,通常能保證UPS電源工作l0—30分鐘就行,停電時主要靠發電機供電。


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