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UPS电源标准中功率因数的概念




由信息产业部制定的UPS电源通信行业标准《YD/T1095-2000通信用不间断电源――UPS》中有两处与功率因数有关的概念,即输入功率因数和输出功率因数。

在1987年《GB7260-87不间断电源设备》标准中,对"负载功率因数"有如下定义:理想正弦波电压情况下,有功功率对视在功率之比。并在之后的技术要求中规定,在正弦波条件下,负载功率因数为0.7~0.9(滞后),额定为0.9。

在1993年《GB/T14715-93信息技术设备用不间断电源通用技术条件》标准中也提出了负载功率因数的概念,并在术语部分做出与1987年标准相同的解释。但在之后的技术要求中,负载功率因数的指标定为0.8。

这两个标准中,"UPS功率因数"的概念还没有出现,只对UPS电源负载的功率因数提出了不同的要求。这可能和当时UPS的应用不多,国内对UPS的各项技术掌握不够全面有关。

UPS电源作为供电系统中的中间环节,它本身具有双重性格:对于上一级供电设备(电网),它是一个交流负载;而对于下一级负载,它是一个交流电源,是电网的一部分。

如果把UPS与UPS的负载当成一个整体,作为上一级电网的交流负载出现时,它的功率因数由两部分决定:UPS负载的功率因数和UPS的电路结构形式。这时的功率因数,我们现在叫做"UPS输入功率因数"。后备式和在线互动式UPS电源的输入功率因数等于UPS输出负载的功率因数,他们本身不产生附加的功率因数失真。传统双变换在线式UPS由于输入侧的变换器是整流滤波电路,它的输入功率因数较低,小于0.8,并且和UPS输出端的负载性质无关。双变换式UPS附加有源功率因数校正电路(PFC)后,输入功率因数可达0.99,且不受UPS电源输出端负载性质影响。

在2001年《YD/T1095-2000通信用不间断电源――UPS》标准中,使用了输入功率因数的概念,在电气性能技术要求中,分三个等级分别给出了指标,并提出了试验方法。

另一个概念,"输出功率因数"也出现了在电气性能技术要求中给出指标:输出功率因数≤0.8。并在输出功率因数的试验方法中提到:"调节非线性负载的输入功率因数在小范围内变化,由电力多功能分析仪测得非线性负载的输入功率因数应符合技术要求的规定,并使得UPS输出达到额定容量,UPS电源能正常工作。"显然在这里测得的数据是UPS负载的功率因数,这个数据的范围是用来衡量UPS输出能力大小的。

首先,功率因数这个概念是针对负载而言的,非线性负载中,电流和电压出现相位差φ,导致负载和电源间吞吐互换的无功功率,功率因数cosφ反映了负载从电源中获取有功功率的能力。对UPS电源来说,UPS的输入功率因数反映了UPS从电网中获取有功功率的能力,也可以衡量UPS对电网的污染程度。功率因数越大,获取有功功率的能力越强,对电网的污染程度越小。