快来学习，常见的UPS电源和柴油发电机的配对解析

随着全球多样化的发展，我们的生活也在不断变化着，包括我们接触的各种各样的电子产品，那么你一定不知道这些产品的一些组成，比如UPS电源和柴油发电机。

当代社会，柴油发电机已经是人们常用的备用电源，由于它以柴油发动机燃烧柴油为动力，带动发电机发出与市电同样性质的电力，所以用在市电断电后需要后备电源供电几小时以上的场合。

UPS电源和柴油发电机不兼容的原因主要是UPS的输入谐波电流引起的输入功率因数低而造成的，再一个就是发电机的内阻抗大。传统的解决方案是将发电机降额使用，使发电机有足够的容量来补偿由UPS的输入谐波电流而引起的无功功率，发电机所带负载的功耗大约为其额定容量的30%左右。显然，这属于一种”大马拉小车”的现象，是不经济的，而且柴油发电机工作在小负荷状态，使柴油发电机组更容易产生故障，降低了柴油发电机组的工作可靠性，其原因是柴油发电机机在小负荷下长期工作，气缸内温度较低，正常进人气缸内的润滑油不能完全燃烧，而燃油也不能充分燃烧，造成活塞环处、喷油嘴处积炭严重，气缸磨损加剧，因而使上述部位加速故障的产生，使柴油机工作性能下降，排气冒黑烟。柴油发电机组要求负载必须在60%以上额定负载的情况下工作，对柴油发电机才较为有利。可以看出，采用柴油发电机降额方案来解决问题不是一种根本解决问题的方法，根本解决问题的方法应该是对UPS输入端的功率因数进行校正(PFC)，使UPS接近于一个线性负载，对电网或发电机产生很小的谐波电流。

UPS( Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源，是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。

(1)有源功率因数校正

功率因数校正分无源校正和有源校正，有源功率因数校正通常是在整流器后接一个升压型变换器，图3，该方法校正效果好，校正后，输入电流接近于一个正弦波，功率因数可达到0.99，谐波电流可以减小到5%以内。但该方法由于多用了一级变换器，UPS的可靠性就会下降，在大功率UPS中显得更为突出，所以有源功率因数校正一般用于单相输入的小功率UPS中(25KVA以下)，对于三相输入的大、中功率的UPS通常采用无源校正的方法。

从性能价格比、对工作环境的要求、带非线性负载能力方面考虑，采用柴油发电机比使用很多大容量蓄电池的长延时UPS往往具有一定的优势。(2)LC无源滤波器校正

由于这种滤波器仅用了LC元件，将它并联在整流器的输入端，对UPS电源的可靠性没有什么影响，对于三相6脉冲的整流器，其谐波电流主要为5、7次谐波，将滤波器设计为对幅度最大的5次谐波电流的阻抗为零，对7次谐波电流的阻抗很低，因此，5次和7次谐波电流基本流进了滤波器，而不会反送给柴油发电机，引起发电机输出电压失真。这种方法简单，滤波效果也很好，谐波电流总THD可以减小到10%以内，功率因数可以达到0.95。但缺点是由于加了滤波器，加大了UPS的体积和重量，但UPS的体积和重量大一点并没有太大的关系，关键是要求可靠性高，所以这种LC滤波器校正功率因数的方法在三相输入的大、中功率UPS中得到了广泛的应用。

但是柴油发电机在市电断电后需要十秒钟左右才能发出稳定的电力，这就大不如UPS可不间断供电的特点。因此，柴油发电机和UPS通常是取其各自的优势构成一个完善的、可靠的电源系统，以确保重要设备的不间断供电。

(3) LC无源滤波器存在的问题

由于UPS轻载时的输入谐波电流对交流电源系统影响很小，甚至可以忽略，我们设计的LC滤波器主要考虑UPS满载时输入谐波电流的抑制和改善输入功率因数的性能，因此，有无源滤波器的UPS在空载和轻载时往往呈现特别低的超前功率因数，即为电容性负载，这种情况对市电的变压器没有什么影响，但是，柴油发电机给电容负载供电时可能出现输出电压过高或无激磁而关机，造成供电系统严重故障。下面我们来分析产生这种现象的原因，图5是发电机供电系统简化电路图，U1是发电机的电势，U1的大小取决于发电机的激磁电流。Zs是发电机定子的阻抗，Z是负载的阻抗，Us是发电机的输出电压，I是负载电流。

在研究设计过程中，一定会有这样或着那样的问题，这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验，这样才能促进产品的不断革新。