隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如UPS電源和柴油發(fā)電機(jī)。

當(dāng)代社會(huì)，柴油發(fā)電機(jī)已經(jīng)是人們常用的備用電源，由于它以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒柴油為動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出與市電同樣性質(zhì)的電力，所以用在市電斷電后需要后備電源供電幾小時(shí)以上的場(chǎng)合。

UPS電源和柴油發(fā)電機(jī)不兼容的原因主要是UPS的輸入諧波電流引起的輸入功率因數(shù)低而造成的，再一個(gè)就是發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻抗大。傳統(tǒng)的解決方案是將發(fā)電機(jī)降額使用，使發(fā)電機(jī)有足夠的容量來(lái)補(bǔ)償由UPS的輸入諧波電流而引起的無(wú)功功率，發(fā)電機(jī)所帶負(fù)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(chē)”的現(xiàn)象，是不經(jīng)濟(jì)的，而且柴油發(fā)電機(jī)工作在小負(fù)荷狀態(tài)，使柴油發(fā)電機(jī)組更容易產(chǎn)生故障，降低了柴油發(fā)電機(jī)組的工作可靠性，其原因是柴油發(fā)電機(jī)機(jī)在小負(fù)荷下長(zhǎng)期工作，氣缸內(nèi)溫度較低，正常進(jìn)人氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑油不能完全燃燒，而燃油也不能充分燃燒，造成活塞環(huán)處、噴油嘴處積炭嚴(yán)重，氣缸磨損加劇，因而使上述部位加速故障的產(chǎn)生，使柴油機(jī)工作性能下降，排氣冒黑煙。柴油發(fā)電機(jī)組要求負(fù)載必須在60%以上額定負(fù)載的情況下工作，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)才較為有利。可以看出，采用柴油發(fā)電機(jī)降額方案來(lái)解決問(wèn)題不是一種根本解決問(wèn)題的方法，根本解決問(wèn)題的方法應(yīng)該是對(duì)UPS輸入端的功率因數(shù)進(jìn)行校正(PFC)，使UPS接近于一個(gè)線性負(fù)載，對(duì)電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)產(chǎn)生很小的諧波電流。

UPS( Uninterruptible Power Supply)，即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)能裝置，以整流器、逆變器為主要組成部分的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電源。主要利用電池等儲(chǔ)能裝置在停電時(shí)給計(jì)算機(jī)/服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)、需要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工業(yè)設(shè)備等提供不間斷的電力供應(yīng)。

(1)有源功率因數(shù)校正

功率因數(shù)校正分無(wú)源校正和有源校正，有源功率因數(shù)校正通常是在整流器后接一個(gè)升壓型變換器，圖3，該方法校正效果好，校正后，輸入電流接近于一個(gè)正弦波，功率因數(shù)可達(dá)到0.99，諧波電流可以減小到5%以?xún)?nèi)。但該方法由于多用了一級(jí)變換器，UPS的可靠性就會(huì)下降，在大功率UPS中顯得更為突出，所以有源功率因數(shù)校正一般用于單相輸入的小功率UPS中(25KVA以下)，對(duì)于三相輸入的大、中功率的UPS通常采用無(wú)源校正的方法。

從性能價(jià)格比、對(duì)工作環(huán)境的要求、帶非線性負(fù)載能力方面考慮，采用柴油發(fā)電機(jī)比使用很多大容量蓄電池的長(zhǎng)延時(shí)UPS往往具有一定的優(yōu)勢(shì)。(2)LC無(wú)源濾波器校正

由于這種濾波器僅用了LC元件，將它并聯(lián)在整流器的輸入端，對(duì)UPS電源的可靠性沒(méi)有什么影響，對(duì)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(shè)計(jì)為對(duì)幅度最大的5次諧波電流的阻抗為零，對(duì)7次諧波電流的阻抗很低，因此，5次和7次諧波電流基本流進(jìn)了濾波器，而不會(huì)反送給柴油發(fā)電機(jī)，引起發(fā)電機(jī)輸出電壓失真。這種方法簡(jiǎn)單，濾波效果也很好，諧波電流總THD可以減小到10%以?xún)?nèi)，功率因數(shù)可以達(dá)到0.95。但缺點(diǎn)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(diǎn)并沒(méi)有太大的關(guān)系，關(guān)鍵是要求可靠性高，所以這種LC濾波器校正功率因數(shù)的方法在三相輸入的大、中功率UPS中得到了廣泛的應(yīng)用。

但是柴油發(fā)電機(jī)在市電斷電后需要十秒鐘左右才能發(fā)出穩(wěn)定的電力，這就大不如UPS可不間斷供電的特點(diǎn)。因此，柴油發(fā)電機(jī)和UPS通常是取其各自的優(yōu)勢(shì)構(gòu)成一個(gè)完善的、可靠的電源系統(tǒng)，以確保重要設(shè)備的不間斷供電。

(3) LC無(wú)源濾波器存在的問(wèn)題

由于UPS輕載時(shí)的輸入諧波電流對(duì)交流電源系統(tǒng)影響很小，甚至可以忽略，我們?cè)O(shè)計(jì)的LC濾波器主要考慮UPS滿(mǎn)載時(shí)輸入諧波電流的抑制和改善輸入功率因數(shù)的性能，因此，有無(wú)源濾波器的UPS在空載和輕載時(shí)往往呈現(xiàn)特別低的超前功率因數(shù)，即為電容性負(fù)載，這種情況對(duì)市電的變壓器沒(méi)有什么影響，但是，柴油發(fā)電機(jī)給電容負(fù)載供電時(shí)可能出現(xiàn)輸出電壓過(guò)高或無(wú)激磁而關(guān)機(jī)，造成供電系統(tǒng)嚴(yán)重故障。下面我們來(lái)分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，圖5是發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)簡(jiǎn)化電路圖，U1是發(fā)電機(jī)的電勢(shì)，U1的大小取決于發(fā)電機(jī)的激磁電流。Zs是發(fā)電機(jī)定子的阻抗，Z是負(fù)載的阻抗，Us是發(fā)電機(jī)的輸出電壓，I是負(fù)載電流。

在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定會(huì)有這樣或著那樣的問(wèn)題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。