柴油發(fā)電機與UPS的關(guān)系

1、柴油發(fā)電機與UPS的關(guān)系柴油機與UPS系統(tǒng)的匹配問題由于數(shù)據(jù)庫等用電要求比較高的系統(tǒng)都是采用UPS系統(tǒng)進(jìn)行供電的，這樣可以保證電流的穩(wěn)定性，所以我所受的信息是關(guān)于柴油發(fā)電機與UPS系統(tǒng)匹配需要注意哪些方面問題的信息。由于對于這些信息難以進(jìn)行歸納，也不是很了解所以直接進(jìn)行了摘要，資料如下：柴油發(fā)電機組與UPS組成的交流供電系統(tǒng)，因其良好的可靠性、安全性而得到廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)不僅要求柴油發(fā)電機組自動化程度高，而且要求柴油發(fā)電機組必須適應(yīng)UPS這一非線性負(fù)載的特性，使其在無市電的情況下保證對負(fù)載可靠供電。UPS電路結(jié)構(gòu)決定的輸入非線特性：最典型的是傳統(tǒng)雙變換在線式UPS,由于其輸入端AC/DC變換器

2、是整流濾波電路，其輸入電流是脈動電流，不僅輸入功率因數(shù)低（0.70.8）,還包含有大量的高次諧波電充（30%40%）,而低輸入功率因數(shù)和諧波電流都會通過發(fā)電機定子線圈的感性內(nèi)阻，嚴(yán)重影響柴油發(fā)電機的正常運行，兩者結(jié)合就易出現(xiàn)以下問題：1 .電壓振蕩。反饋的波動電壓，造成發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定度差，形成振蕩，振蕩范圍高達(dá)額定電壓的由0%*0%。當(dāng)調(diào)整AVR達(dá)到最佳時，振蕩仍大于2%。2 .電流振蕩。在UPS負(fù)載穩(wěn)定的情況下，發(fā)電機輸出電流在立0%±50%范圍內(nèi)擺動，且這種擺動無法調(diào)整。3 .發(fā)電機的頻率振蕩。一般情況下，頻率振蕩比電壓，電流范圍小，一般在±5%以內(nèi)，但影響比較大

3、，導(dǎo)致UPS處于頻繁切換的狀態(tài)。柴油發(fā)動機由于負(fù)載有規(guī)律地忽大忽小，造成其工作電壓也忽強忽弱，使柴油發(fā)電機組振動加劇，加速了機械磨損，甚至損壞機件。4 .UPS不能正常工作。UPS整流器允許的輸入電壓范圍一般在額定值的±5%或更寬，發(fā)電機的輸出電壓不穩(wěn)相對來對影響較小，因此需特別關(guān)注頻率漂移對UPS正常運行所產(chǎn)生的兩方面影響：（1） UPS不能旁路。無論是在線式或后備式UPS,在旁路電源頻率和電壓處于允許的范圍內(nèi)，UPS的逆變輸出跟蹤旁路電源，逆變電源與旁路電源鎖相、同步。當(dāng)旁路電源發(fā)電機提供時，頻率會發(fā)生快速變化。當(dāng)頻率變化超預(yù)先設(shè)定的極限值時，逆變器頻率變化就無法跟上旁路電源的頻

4、率變化。這時靜態(tài)旁路開關(guān)將禁止切換到旁路（在這種情況下切換，有可能會千萬逆變器過流、短路）。在這種旁路電源頻率無法跟蹤的狀況下，UPS只會發(fā)生警示，提醒用戶避免超載造成斷電，此時逆變器仍繼續(xù)提供電源給負(fù)載。（2）電池壽命縮短。由于頻率漂移，將導(dǎo)致SCR（可控硅）整流器的驅(qū)動信號與輸入交流電不同步，造成整流器關(guān)閉。在整流器重新啟動進(jìn)入正常工作期間，UPS轉(zhuǎn)為電池供電。如此過分地放電循環(huán)，將大大縮短電池壽命，更嚴(yán)重的情形是會將電池電量全部放光，輸出中斷。另外，在同一用電系統(tǒng)中，當(dāng)空調(diào)壓縮機啟動和電梯升降的瞬間會導(dǎo)致發(fā)電機發(fā)生頻率漂移。柴油發(fā)電機組與UPS組合所帶來的問題是客觀存在的，解決問題可從兩

5、個方面進(jìn)行：一方面正確選擇發(fā)電機的勵磁工作方式和機組功率，不同的勵磁方式和適當(dāng)?shù)钠ヅ涔β实扔星矣趯栴}最小化；另一方面選擇更能適合發(fā)電機組特性的UPS,如：具有旁路鎖相頻率范圍和逆變器同步速率現(xiàn)場可調(diào)功能的UPS對頻率的漂移適應(yīng)性比一般UPS好。12脈沖整流器UPS比6脈沖整流器UPS更能適合發(fā)電機組配合供電，從而確保整個供電系統(tǒng)安全可靠運行。1.柴油發(fā)電機組的選擇：（1）不同的功率輸出對柴油發(fā)電機組的影響：根據(jù)UPS容量，有些用戶一般配套發(fā)電機組的容量為UPS容量的22.5倍。而事實上，UPS一般工作在50%80%額定容量而對發(fā)電機組來說，其發(fā)出的功率可能為額定容量的30%左右。這樣不但造成

6、發(fā)電機組的容量不能充分利用，增加了設(shè)備的投資，造成了大馬拉小車”的現(xiàn)象，而且使發(fā)電機組更容易產(chǎn)生故障，增加了維護(hù)量，降低了發(fā)電機組的工作可靠性。其原因是：根據(jù)柴油發(fā)動機的特性，如果在小負(fù)荷下長期工作，氣缸磨損加劇，因而使上述部位故障的加速產(chǎn)生，使柴油機工作性能下降，排氣冒黑煙。柴油機處于30%額定負(fù)載以下，經(jīng)濟(jì)性變差。綜合各種因素，柴油機發(fā)電機組要求負(fù)載必須在60%以上額定負(fù)載的情況下工作，對柴油機較為有利。所以合適的功率匹配對供電系統(tǒng)很重要。選擇發(fā)電機組額定功率時首先必須考慮用電的總負(fù)荷，其他電器設(shè)備的負(fù)荷在很多資料中已說明，在此不再敷述。這里主要講述是發(fā)電機的功率與UPS的功率并不是簡單的

7、一對一的關(guān)系，還必須考慮電池充電所需功率（一般控制在UPS最大輸出功率的10%20%以內(nèi)）UPS的整機效率，UPS整流器引起的輸入電流失真等，都需適當(dāng)增加發(fā)電機的功率UPS功率的2倍以上。（2）柴油發(fā)電機組中柴油發(fā)動機的工作方式的不同對帶UPS這樣非線性負(fù)載的發(fā)電機組的能力有較大影響。近來的運行實踐證明，當(dāng)兩臺發(fā)電機的額定輸出功率相同時，如果用戶的后接負(fù)載為非線性負(fù)載時，兩沖程柴油發(fā)電機組帶載能力優(yōu)于四沖程柴油發(fā)電機組。（3）現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁工作方式的不同對負(fù)載的影響也不同。與現(xiàn)代柴油發(fā)電機組配套的同步交流發(fā)電機，包括引進(jìn)和成套進(jìn)口的有：新現(xiàn)代（史坦福）、利萊松馬、馬拉松、西門子等。柴油發(fā)電

8、機分為自激式同步交流發(fā)電機和PMG（永磁發(fā)電機）激勵式兩種。這兩種勵磁方式的根本區(qū)別是：自激式的同步交流發(fā)電機從發(fā)電機的電樞繞組給調(diào)壓器AVR同時提供功率和信號源。而PMG（永磁發(fā)電機）式AVR功率源由副勵磁機（永磁發(fā)電機）電樞繞組取得，交流同步發(fā)電機的電樞繞組只提供信號源。AVR功率輸出至勵磁機磁場繞組，并控制其電流，通過勵磁機電樞繞組、旋轉(zhuǎn)整流器、磁場繞組，使發(fā)電機輸出電壓保持穩(wěn)定。前者AVR的功率輸出受電樞繞組電勢波形的影響，而負(fù)載質(zhì)特別是非線性負(fù)載對電樞繞組電勢波形的影響比較明顯；后者AVR的功率源取自PMG的電樞繞組，與同步交流發(fā)電機電樞繞組的電勢波形畸變無關(guān)。因此選用PMG(永磁發(fā)

9、電機)勵磁方式的同步交流發(fā)電機更能使UPS工作良好。實際上UPS與發(fā)電機的功率比可在1:(1-2.5)之間匹配，關(guān)鍵是要考慮發(fā)電機中現(xiàn)代同步交流發(fā)電機的勵磁方式。采用自激式同步交流發(fā)電機時，其UPS功率與柴油發(fā)電機組功率之比至少應(yīng)為1:(2-2.5),但仍不排除發(fā)電機受UPS的影響；采用PMG勵磁方式的發(fā)電機時，功率比取1(1.21.25),即可保證柴油發(fā)電機組正常工作。2.UPS的選擇：(1)UPS輸入整流方式不同對發(fā)電機組容量的影響：當(dāng)UPS進(jìn)入由柴油發(fā)電機組供電時所遇到的特殊問題是：由于柴油發(fā)電機組所送出的交流電本身不但電壓畸變度大(波形失真度大)，而且隨著柴油發(fā)電機組的輸出功率的減小，

10、其內(nèi)阻增大的矛盾會顯得更加突出。當(dāng)柴油發(fā)電機組帶電阻性負(fù)載時，這種影響不易察覺。然而，如果用柴油發(fā)電機組帶整流濾波型負(fù)載和各種可控硅移相調(diào)控設(shè)備時，往往會遇到很大的麻煩。其原因是由于上述非線性負(fù)載會向柴油發(fā)電機組反射大量的高次諧波，其中尤以5次和11次諧波等對柴油發(fā)電機組運行的危害性較為嚴(yán)重。表1為不同非線性負(fù)載對柴油發(fā)電機組輸出電壓畸變度的影響(注：在此實驗中所用的柴油發(fā)電機的容量為200kVA)o表1不同的整流器對發(fā)電機工作的影響發(fā)電機組允許的電壓畸變度柴油發(fā)電機組允許帶負(fù)載的百分比12脈沖整流UPS6脈沖整流UPS單相整流UPS5%78%42%22%10%100%69%36%15%100

11、%96%52%從表1可知，不同類型負(fù)載對柴油發(fā)電機組輸出電壓畸變度影響很大。例如，對于要求達(dá)到電壓畸變度小于5%的高質(zhì)量供電標(biāo)準(zhǔn)的機房來說，如果用戶采用的是12脈沖整流型UPS,只允許使用到柴油發(fā)電機組精選word范本！的78%額定量。如果用戶使用的是6脈整流負(fù)載，則要求負(fù)載量不得超過發(fā)電機組額定輸出功率的42%,顯然，這勢必會造成發(fā)電機組設(shè)備利用率的降低。如果選用允許的電壓畸變度的標(biāo)準(zhǔn)降低到一般的民用用電標(biāo)準(zhǔn)10%時，剛可允許帶100%的12脈沖整流UPS設(shè)備。此時，帶6脈沖整流的UPS設(shè)備只能帶發(fā)電機額定功率的69%o(2)在UPS與發(fā)電機組配合應(yīng)用的情況下，UPS具備以下兩方面的功能時也可更好地適應(yīng)與發(fā)電機組的匹配。1旁路鎖相頻率范圍和逆變器同步速率現(xiàn)場可調(diào)功能。有此功能的UPS就可以根據(jù)用電設(shè)備類型進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，提高系統(tǒng)運行可靠性。2高速寬頻的整流器控制電路。UPS