艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司UPS產(chǎn)品部 吳健
對大功率UPS來說,如果UPS整流裝置為三相全控橋6脈整流器，由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近25-33%，對電網(wǎng)的危害較大,諧波有可造成配電線纜、變壓器發(fā)熱，降低通話質(zhì)量，空氣開關(guān)誤動作，發(fā)電機喘振等不良后果；諧波按電流相序分為+序（3k+1次，k為0和正整數(shù)）、-序（3k+2次，k為0和正整數(shù)）、0序（3k次，k為正整數(shù)），+序電流使損耗加重，-序電流使電機反轉(zhuǎn)、發(fā)熱，0序電流使中線電流異常增大。
目前大型UPS輸入諧波電流抑制共有4種方案
方案1.
采用6脈沖UPS+有源諧波濾波器，輸入電流諧波<5％（額定負載），輸入功率因數(shù)0.95。這種配置，雖然輸入指標非常好，但是技術(shù)仍不成熟，存在誤補償、過補償?shù)葐栴}，導致主輸入開關(guān)誤跳閘或損壞等現(xiàn)象；THM有源諧波濾波器技術(shù)缺陷為:
a)、存在"誤補償"問題：由于它的補償響應(yīng)時間長達40ms以上,存在"誤補償"隱患。當在輸入電源上、執(zhí)行切除/投入操作或在UPS的輸入上游側(cè)、作大負載的切除/投入操作時，易產(chǎn)生”誤補償”。輕者，造成UPS的輸入諧波電流”突變”。嚴重時，會導致UPS的輸入開關(guān)"誤跳閘"。
b)、可靠性偏低：對于6脈沖+有源濾波器的UPS來說，由于在它的有源濾波器中、使用IGBT管作為它的整流器和變換器的功率驅(qū)動管, 其故障率偏高。相反，對于12脈沖+無源濾波器的UPS來說，在它的濾波器中、使用的是可靠性很高的電感和電容。
c)、降低系統(tǒng)效率,增加運行成本：有源濾波器的系統(tǒng)效率為：93%左右。對于400KVA UPS并機而言，在滿載及按33%的輸入諧波電流進行補償?shù)臈l件下，如果按毎KW*hr= 0.8元付電費的話，在1年內(nèi)所需支付的運行費用為：
400KVA*0.07/3=9.3KVA; 一年的耗電量為65407KW.Hr, 需要增加的電費開支為：65407X0.8元=5.2萬元。
d)、加有源濾波器價格極其昂貴：有源濾波器200KVA UPS的標稱輸入電流為：303A;
諧波電流估算：0.33*303A=100A,
如要完全補償?shù)捷斎胫C波電流含量<5%至少需計算補償電流：100A;
實際配置：一套100A的有源濾波器。按目前每安培1500-2000元報價,總成本增加15萬到20萬元,對6脈沖200KVA UPS來說,幾乎增加60%-80%成本。
方案2.
采用6脈沖UPS+5次諧波濾波器,如果UPS整流裝置為三相全控橋6脈整流器，由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近25-33%加5次諧波濾波器后減小到10%以下, 輸入功率因數(shù)0.9,可局部減小諧波電流對電網(wǎng)的危害。這種配置，輸入電流諧波仍然偏大，對發(fā)電機容量配比要求為1：2以上，并存在導致發(fā)電機輸出異常升高的隱患；
方案3.
采用移相變壓器+6脈沖整流器的假12脈沖方案，其組成由2臺6脈沖整流器ups拼湊成：
a)一臺標準的6脈沖整流器
b)一臺移相30度變壓器+6脈沖整流器
所構(gòu)成的假12脈沖整流器UPS。表面看起來滿載輸入電流諧波為10％,這種配置存在嚴重單點故障，當一臺UPS故障時，系統(tǒng)輸入諧波電流急劇增大，嚴重危害供電系統(tǒng)的安全。主要缺點:
1)．原器件的偷工減料,整整少了一套設(shè)備.
2). 如果一臺UPS的整流器發(fā)生故障,就轉(zhuǎn)變?yōu)?脈沖的UPS, 諧波含量急劇增大.
3). 且對于直流母系線的控制為開環(huán)的控制系統(tǒng).輸入均流不可能很好.輕載時的諧波電流依然會很大.
4). 系統(tǒng)的擴容會極為困難
5). 加裝的移相變壓器不是原裝的產(chǎn)品,和原系統(tǒng)的匹配必然不會太好.
6). 占地面積會比較大
7). 性能是12-15%,也比不上12脈沖的UPS.
方案4.
采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器,如果UPS整流裝置為三相全控橋12脈沖整流器，加11次諧波濾波器后減小到4.5%以下,可基本完全消除諧波電流含量對電網(wǎng)的危害,價格相對有源濾波器要便宜得多。
采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器，輸入電流諧波為4.5％（額定負載），輸入功率因數(shù)0.95。這種配置，為UPS行業(yè)最成熟最可靠的解決方案，對發(fā)電機容量要求為1：1.4；
四種方案性價比
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項目 |
方案1
6P+THM有源諧波濾波器 |
方案2
6P+5次濾波器 |
方案3
6P+變壓器 |
方案4
12P+11次濾波器 |
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性能 |
諧波指標較好<5%,有誤補償、過補償?shù)葐栴}，導致主輸入開關(guān)誤跳閘或損壞, 技術(shù)仍不成熟 |
諧波指標<10%以下, 輸入功率因數(shù)0.9,可局部減小諧波電流對電網(wǎng)的危害。但達不到指標 |
諧波指標為<10％,但這種配置存在嚴重單點故障 |
諧波指標<4.5％這種配置，為UPS行業(yè)最成熟最可靠的解決方案，對發(fā)電機容量要求為1：1.4；
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價格程度 |
高 |
最低 |
較低 |
中 |
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性價比 |
一般 |
較差 |
差 |
最優(yōu) |
基于上述分析，在實踐中將推薦性能最佳、可靠性最高，且經(jīng)過長期運行實踐證明穩(wěn)定可靠,性價比最好的12脈沖整流器+11次諧波濾波器的諧波消除方案。
