UPS绿色节能技术介绍（推荐）

文章摘要：三、 提高UPS自身能效，优化负载效率曲线 目前UPS均为在线式双变换构架，其在工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400KVA的UPS为例，每度电按0.95元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为（400KVA×0.8）×0.01×24×365×0.95=26630.4元。所以如何提高UPS的工作能效，可以为一个数据中心节省一大笔电费。所以提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。所以采购UPS，尽量采购效率更高的UPS。当然UPS效率高不仅仅要是满载效率高，同时也必需具备一个较高的效率曲线，特别是在1+1并机系统时，根据系统规划，每台UPS容量不得大于50%，如

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三、 提高UPS自身能效，优化负载效率曲线
    目前UPS均为在线式双变换构架，其在工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400KVA的UPS为例，每度电按0.95元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为（400KVA×0.8）×0.01×24×365×0.95=26630.4元。所以如何提高UPS的工作能效，可以为一个数据中心节省一大笔电费。所以提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。所以采购UPS，尽量采购效率更高的UPS。当然UPS效率高不仅仅要是满载效率高，同时也必需具备一个较高的效率曲线，特别是在1+1并机系统时，根据系统规划，每台UPS容量不得大于50%，如果此次效率仅为90%以下，就算满载效率达到95%以上，也是没有意义的，所以要求UPS必需采用一下措施优化效率虚线，使UPS效率在较低负载时能达到较高的效率。以台达C系列20KVA UPS为例，其满载功率为2OKVA/18KW，从下图我们可以看到，其负载在2KW以下时已经高于90%,从6KW到18KW就已经能够满足95%的高整机效率。
 
    除了提高UPS自身的效率之外，UPS上面的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式。其原理是在较好的市电环境时，激活此功能，使UPS由静态旁路直接供电，此时逆变器处于待机状态，正常工作，但不输出能量，一旦市电异常，UPS立即切换到逆变器供电状态，切换时间一般在1ms以内，具体参考下图，蓝色为输入电流波形，黄色为输出电压波形。由于此时的逆变器处于待机状态，所以自身损耗很小，此时UPS的整机效率可以达到97%以上，比正常模式节省3%以上的功率。
 
使用ECO模式必需具备以下条件：
a) 静态旁路必需采用两组高可靠SCR晶体管，不得采用接触器加SCR晶体管的组合，因为接触器吸合时，接触点会打火，一般工作数百次之后就不能正常工作了。而SCR晶体管则不存在此问题，同时可以缩短切换时间。
b) 建议使用在较好的电力环境下，比如一级供电单位等。

四、 降低输入电流谐波、提高功率因数
    谐波产生的根本原因是由于电力线路呈一定阻抗, 等效为电阻、电感和电容构成的无源网络, 由于非线性负载产生的非正弦电流, 造成电路中电流和电压畸变, 称为谐波。谐波的危害包括：引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等)；电气组件温升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命；干扰设备正常工作；无功功率因素加大, 电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备)；供电效率低；出现谐振, 特别是油机发电时更严重；空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对于电网而言是一个非线性的负载，其在工作的时候会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例，其输入功率因数一般为0.75左右，谐波大于30%。降低UPS工作谐波的主要方法有：

    a) 采用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上，在输入增加一个移相变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后，可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单，谐波改善明显，缺点是对功率因数改善有限，价格略高。
b) 采用无源滤波器。采用LC滤波电路原理，对UPS产生的谐波进行滤除，并对功率因数进行补偿。优点是技术简单，成本较低，缺点是只能补偿特点阶次的谐波，同时受负载阻抗影响较大，无法全功率段适用。
c) 采用有源滤波器。原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波，且不受负载阻抗大小影响。缺点是购置成本较高。
d) 采用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。原理是采用高频率PWM控制IGBT导通，对输入电压波形进行分割，使输入电流波形尽量接近正弦波，并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻，价格便宜，效果好。缺点是技术结构复杂，不易维护，受功率器件影响，目前容量大小受到限制。
上述几种技术，性能及投资对比如下，可以根据实际需求选择合适的方案

 方案 输入电流谐波 THD I 功率因数 PF  投资6脉冲整流器30% 0.75  低
12脉冲整流器10% 0.8 高6脉冲整流器+无源滤波器10% 0.9 12脉冲整流器+无源滤波器5% 0.95 高6脉冲整流器+有源滤波器 5% 0.95 高IGBT整流器5% 0.95 低

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