UPS电源与柴油发电机组

UPS电源进入由柴油发电机组供电时所带来的特殊问题之一是：由于柴油发电机组所送出的电源本身不但电压畸变大（波形失真大），并且，它的内阻远比市电电力电网的内阻大。此外，随着柴油发电机机组的额定输出的功率容量的减少，其内阻增大的矛盾显得更加突出。  

　　1 柴油发电机机组功率的标定 
　　 
　　柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的，内燃机允许使用的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，因此，需规定允许连续运转的最大功率，称为标定功率。内燃机不能超过标定功率使用，否则会缩短其使用寿命，甚至可能造成事故。 
　　 
　　1.1柴油机的标定功率 
　　 
　　国家标准规定，在内燃机铭派上的标定功率分为下列四类： 
　　⑴15min功率：即内燃机允许连续运转15min的最大有效功率。 
　　⑵1h功率：即内燃机允许连续运转1h的最大有效功率。 
　　⑶12h功率：即内燃机允许连续运转12h的最大有效功率。 
　　⑷持续功率：即内燃机允许连续运转的最大有效功率。 
　　 
　　对于一台机组，柴油机输出的功率是指它的曲轴输出的机械功率。民用柴油机的功率标定为12h功率，即柴油机在大气压力为101.325kPa，环境气温为20℃，相对湿度为50％的标准工况下，柴油机以额定转速连续12h正常运转时达到的有效功率。 
　　 
　　1.2交流同步发电机的额定功率 
　　 
　　交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下长期连续运转时输出的额定功率。 
　　 
　　根据机组的运行环境和技术要求，机组输出的额定功率由下式进行计算： 
　　 
　　PH＝K1．η（K2K3NeH-NP）（kW） 
　　 
　　式中： 
　　 
　　PH－同步交流发电机输出的额定功率（kW）； 
　　NeH－柴油机输出的额定功率（ps）； 
　　K1－单位变换系数（即kW／ps）K1＝0.736； 
　　K2－柴油机功率修正系数； 
　　K3－环境条件修正系数； 
　　η－同步交流发电机的效率； 
　　NP－柴油机风扇及其他辅助件消耗的机械功率（ps）。 
　　 
　　通常我们把柴油机输出额定功率（PS）与同步交流发电机输出的额定功率（kW）之比称为匹配比，用K表示，即： 
　　 
　　K＝NeH/PH 
　　 
　　K值的大小受当地大气压力、环境、温度和相对湿度等多种因素的影响，对于在平原上使用的一般要求的机组，通常K值取1.6；对于使用要求较高的机组K值取2。 
　　 
　　2 UPS电源和发电机组的输出功率匹配关系 
　　 
　　UPS电源进入由柴油发电机组供电时所带来的特殊问题之一是：由于柴油发电机组所送出的电源本身不但电压畸变大（波形失真大），并且，它的内阻远比市电电力电网的内阻大。此外，随着柴油发电机机组的额定输出的功率容量的减少，其内阻增大的矛盾显得更加突出。当我们用柴油发电机带电阻性负载时，其影响不宜察觉，然而，如果我们用柴油发电机来带 
　　 
　　整流滤波型负载（例如：计算机和通讯设备、日光灯、各种可控柜相移调速和调控设备）时，往往会遇到很大的麻烦。其原因是上述非线性负载会向柴油发电机组反射大量的高次谐波电流，其中尤以5次和11次谐波等对柴油发电机的运行危害更为严重。 
　　 
　　按照UPS的设计惯例。目前的UPS电源，由于它们所采用的输入“整流滤波器”的结构不同，发射到发电机的电流谐波分量的次数及大小会有很大的差别。可能对发电机的正常运行产生最大负面影响的谐波电流分量呈现“负序电流”工作特性的5次和11次电流谐波分量。基于上述原因，当用户所选用的发电机为“四冲程”的发电机组时，为确保发电机可靠地驱动后接的UPS供电系统，所需要选择的发电机的额定输出功率同UPS的标程输出功率的比值（目前比较通用的经验数据）为： 
　　 
　　采用6脉冲整流技术的UPS： 
　　Pg＝2.5-3Pu； 
　　 
　　采用12脉冲整流技术的UPS： 
　　Pg＝1.6-2.2Pu； 
　　 
　　采用高频脉宽调制整流技术的UPS： 
　　Pg＝1.5-2.4Pu； 
　　 
　　采用单相整流技术的单相UPS：Pg＝3-4Pu； 
　　 
　　采用输入滤波器＋6脉冲整流技术的UPS： 
　　Pg＝1.8-2.3Pu； 
　　 
　　采用输入滤波器＋12脉冲整流技术的UPS： 
　　Pg＝1.5-2Pu； 
　　 
　　其中的Pg代表发电机的标称输出功率，Pu代表UPS的标称输出功率。 
　　 
　　综上所述，为了降低投资成本，就应设法降低发电机的容量UPS容量的比值，其办法有两种： 
　　 
　　⑴选择输出电压动态特性好的发电机组； 
　　⑵选用谐波电流分量反射小的UPS供电系统。