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1、关注IT负载的发展趋向UPS与容性负载的兼容性讨论,http:/,1.IT负载的新趋向,通信行业、数据中心的IT负载趋向容性化：功率因数超前、THDi下降、有功功率增加；供电需求趋向复杂化：双电源甚至多电源输入的服务器(刀片式服务器)；用于安装选件的插槽使负载总量难以估算。,面对这种新趋势:传统的UPS需要降容使用以应对容性负载；传统的发电机组需要足够的KVAR以支持容性负载；系统变压器需要加大容量以承受KW的增长。,http:/,1.IT负载的新趋向,2001年以前的IT负载(输入特性)：存在大量的谐波、较低的功率因数设计标准无章可循UPS面向此类非线性负载设计并供电,典型的负载特性,电流的
2、谐波频谱,Cos 1 THDi 60%CF=2到3 FP=0.7,电压和电流的基波,http:/,传统的RCD负载,新增加的PFC滤波器:THDI&PF),2001年以后的IT负载，输入电路及特性的变化：电源模块加入功率因数校正（PFC）电路,1.IT负载的新趋向,http:/,1.IT负载的新趋向,2001年以后的IT负载(IEC 61000-3-2 AMD 1-2001)：每个电源模块由75W至3KW（相电流16A）谐波电流必须降低（谐波发射的限值）使用带电容器的输入滤波器，以改善THDi(20%)功率因数由0.7提高至0.9以上,Cos=0.92超前 THDi=20%FP=0.9超前,典
3、型的负载特性,电流的谐波频谱,http:/,对IBM最新的Blade Center xSeries 345*进行测量（单电源）,特性:180W/200VA FP=0.9容性 Cos=0.91容性 THDi=14%,*资料来源：MGE 研发部R&D,1.IT负载的新趋向 刀片式服务器的特征参数,7U-3.6KW42U-21.6KW,http:/,电流总谐波失真度THDi：18%而不是传统服务器的80-90%峰值因数Crest Factor：1.451.6而不是传统服务器的2到3起动电流Inrush Current:10In而不是传统服务器的2In功率因数Power Factor：超前的0.90.
4、95而不是传统服务器滞后的0.6到0.7,1.IT负载的新趋向 刀片式服务器的特征参数,http:/,2.传统UPS的输出特性,UPS输出功率因数曲线图,(capacitif),(inductif),0,89,S(kVA)的功率折算,1,1,1,1,超前负载（电容性）,滞后负载（电感性）,传统UPS带线性负载时，额定Cos 可以为0.8 超前；有功功率在Cos 从0.8滞后到1的范围内，无需功率折算。,0,8,0,77,0,74,0,69,http:/,2.传统UPS的输出特性,UPS输出端的等效电路,http:/,对于容性负载，逆变器处于过载运行状态,对感性负载，逆变器处于正常运行状态,逆变
5、器的容量设计为Cos=0.8,额定输出电流,逆变器额定电流,2.传统UPS的输出特性,http:/,2.传统UPS的输出特性,UPS输出容量对Cos 的功率折算表,http:/,为什么非线性负载可用Cos 来描述,非线性负载的功率因数PF与 Cos 的关系:,当THDi接近20%时,PF与Cos 的差值很小,THDi：总谐波电流失真度,举例：FP=0.8时，THDi与Cos 的关系,http:/,2.传统UPS的输出特性,举例1:RCD类型的负载负载:S=120kVA;PF=0.75;THDi=80%负载：P(kW)=S(kVA)x FP=90kW,假设：S(kVA),P(kW),Cos,12
6、0kVA,90kW,0.98,120kVA UPS 120kVA/96kW,OK.Cos=0.98 不需功率折算RCD负载具有较高的谐波含量，仅受kVA的限制,http:/,2.传统UPS的输出特性,举例2:电容性负载负载:S=250kVA;PF=0.9超前;THDi=15%负载：P=S x FP=225kW,假设：S=250kVA,P=225kW,Cos=0.92超前 选择300KVA还是400KVA的UPS?,容性负载具有较高的有功功率，受到kW的限制(由于逆变器支路功率器件的限制),过载!,http:/,3.传统发电机的输出特性,发电机输出功率因数曲线图,http:/,3.传统发电机的输
7、出特性,发电机输出功率因数曲线（理论曲线）,http:/,传统发电机的阻抗特性,输出阻抗对失真度的影响电源的输出电压 THDU 取决于它自身的输出阻抗,ZsZc,%,F(Hz),电源阻抗 Zs 与负载阻抗 Zc的比值,发电机,变压器,自由频率的脉宽调制 UPS,50 _,100 _,0,150 _,50,250,500,750,*Zs表示变压器、发电机、电源电缆等的阻抗,*Zs表示UPS的阻抗,U=Z I,谐波频率,http:/,容性负载对发电机运行时的潜在威胁,容性负载,500kVA,400kVA UPS,320kWCos=0.9 超前,发电机可提供的容性功率：113kVAR max,负载需
8、要的容性功率=155kVAR,解决方案：-增容到 675 kVA发电机或-安装SW 60A有源谐波调节器,发电机与负载特性不能兼容,http:/,容性负载对发电机运行时的潜在威胁,容性负载,500kVA,400kVA UPS,320kWCos=0.9 超前,解决方案：-增容到 675 kVA发电机,http:/,4.新型恒定有功功率输出的UPS,有功功率在0.8滞后 Cos 0.8 超前时不需要功率折算,新型UPS输出容量对Cos 的功率折算表,http:/,采用新型的具有恒定有功功率输出的UPS系列，以满足所有类型的负载（包括刀片式服务器）供电在负载功率因数0.8滞后 Cos 0.8 超前范
9、围内，UPS输出的有功功率基本保持不变，因此UPS容量无需功率折算,4.新型恒定有功功率输出的UPS,http:/,新型UPS输出功率因数曲线图1,感性滞后,容性超前,100%kVA,Cos 0,8,Cos 0.7,Cos 0.6,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,2,0,8,0,6,0,4,1,在0.8滞后 Cos 0.8 超前的范围内，有功功率无需折算,100%kW,4.新型恒定有功功率输出的UPS,0.2,0.4,0.6,0.8,http:/,新型UPS输出功率因数曲线图2,感性滞后,容性超前,100%kVA,Cos 0,8,Cos 0.7,Cos 0.6,0,2,0,4,0,6,
10、0,8,1,0,2,0,8,0,6,0,4,1,0.2,0.4,0.6,0.8,在0.8滞后 Cos 0.9 超前的范围内，有功功率无需折算,100%kW,4.新型恒定有功功率输出的UPS,http:/,上例2:电容性负载负载:S=250kVA;PF=0.9超前;THDi=15%负载：P=S x FP=225kW,4.新型恒定有功功率输出的UPS,假设：S=250kVA,P=225kW,Cos=0.92超前,http:/,容性负载,5.有源谐波调节器的解决方案,SineWave有源谐波调节器，可以将负载超前的功率因数补偿为近似阻性的功率因数：补偿容性电流谐波成分被同时降低自适应型调节系统,50
11、0kVA,400kVA UPS,320kWCos=0,9 超前,选择SineWave=60A,http:/,有源谐波调节器的应用举例：,5.有源谐波调节器的解决方案,要点回顾,新型IT负载：输入Cos 从0.9 超前至 1！使用Cos(DPF而非功率因数PF)来评估：超前的容性负载所引起的功率折算基于容性负载在THDi 20%时，Cos FP新型的UPS应具有：Cos 从0.8滞后到0.9超前时，恒定的有功功率带容性负载时无需功率折算,http:/,梅兰日兰创新、发展的40年,第一代三相 5-15 kVA UPS 由Merlin Gerin设计生产,2000,1964,1996,2004,Sc
12、hneider重组电气集团,1st LBO 创建MGE UPS SYSTEMS,2nd LBO,85%,15%,http:/,关于MGE UPS SYSTEMS,MGE是全球最高可用性电源保护方案的领导者，无论是在工业领域、企业网络、互联网还是在通讯网络的基础设施上，都是佼佼者2004年，MGE分享了世界UPS市场份额的14%MGE UPS SYSTEMS的电源解决方案包括：UPS电源系统、静态切换开关STS、配电系统PDU、谐波治理、浪涌抑制、逆变器、电源调节器.电源管理软件覆盖了几乎所有的应用平台：Microsoft,Novell,Unix,Linux,Mac.增值服务（AVS）：电源保护系统的结构设计和项目管理、现场电气调查、远程监测、合同维修、培训,http:/,
