发电机和不间断电源的配置问题根据不间断电源的容量

传统的双转换在线不间断电源匹配发电机组的容量比一般为2 ~ 4倍。事实上，发电机组的功率输出可能约为额定容量的30%。这样就不能充分利用发电机组的容量，增加了设备投资，造成了“大马拉小车”的现象。此外，发电机组更容易发生故障，这增加了维护量，降低了发电机组的工作可靠性。为了提高发电机与不间断电源设备的匹配性，在尽可能选择性能优良的发电机时，应注意改善不间断电源的输入特性和它们之间的连接方式。根据不间断电源的容量，传统的双转换在线不间断电源发电机组的容量比一般为2 ~ 4倍。事实上，发电机组的功率输出可能约为额定容量的30%。这样就不能充分利用发电机组的容量，增加了设备投资，造成了“大马拉小车”的现象。此外，发电机组更容易发生故障，这增加了维护量，降低了发电机组的工作可靠性。原因是，根据柴油发电机的特点，如果长时间在小负荷下工作，气缸内温度低，正常进入气缸内的润滑油不能完全燃烧，导致活塞环和喷油器积碳严重，气缸磨损加剧，从而加速了上述部件故障的发生，降低了柴油发电机系统的工作性能，废气排放黑烟。柴油机在30%额定负荷以下，经济性变差。通常，柴油机在超过60%额定负荷的负荷下工作是有益的。这个问题的解决方案方法是校正发电机的负载输入特性。下面，详细介绍几种常用的方法。(1)提高系统功率因数的方法有很多方法，主要介绍以下几种。类型方法是设置一个自动开关柜，以便在不间断电源之前连接发电机的其他负载。本方法仅适用于大功率柴油发电机系统——不间断电源供电系统。在这样的系统中，除了不间断电源，还有许多其他的属性。这种自动开关柜很难实现，制造商的工程师需要在维护时分别调试不间断电源和发电机。第二个方法是增加一个感抗来补偿容性负载。并联电抗器通常与发电机输出平行板连接，实现简单，成本低。然而，无论重负载还是轻负载，电抗器总是吸收电流并影响负载功率因数。此外，无论不间断电源的数量是多少，反应堆的数量总是固定的。第三种类型方法是在每个不间断电源中安装感应电抗器，可以补偿不间断电源的容抗，接触器(选项)控制低负载下电抗器的接入。该方法可以相对配备反应器，但数量大，安装和控制成本高。第四种类型方法是在滤波电容器前安装一个接触器，并在低负载时断开。因为接触器必须及时控制，所以只能在工厂安装。第五种类型方法是在不间断电源供电系统前配置一个带源滤波器的混合DHM，使整个供电系统的输入功率因数保持在0.95以上，输入电流谐波控制在10%以下。(2)提高不间断电源设备的输入功率因数。这不是为了增加不间断电源方法输入端的源滤波器。对于传统的双转换在线不间断电源，6脉冲整流可以改为12脉冲整流。这种方法在提高不间断电源输入功率因数和降低输入电流谐波成分方面是有效的，但其输入端也需要配备滤波器，因此不能从根本上解决柴油发电机组与不间断电源的匹配问题。

本书第四章介绍了提高不间断电源输入功率因数的方法方法，其中有效的方法是将S输入端的交流或直流整流器电路改为电路高频整流器(如图2-51和图4-28所示)。由于这种方法可以在0 ~ 100个不间断电源负载范围内将输入功率因数提高到0.95以上，当不间断电源负载超过50A时提高到0.98以上，并且不需要在输入端增加无源液晶滤波器，在这样的系统中，发电机和不间断电源之间的容量配置关系可以达到1.5:1。(3)消除供电系统中设备启动电流的影响。任何大功率电气设备的启动都会形成过大的启动冲击电流，严重污染电网，导致电网电压骤降。特别是在停电后启动柴油发电机系统向系统供电时，会影响柴油发电机系统的正常启动，甚至造成不间断电源系统故障。图5-7是柴油发电机系统启动时脉冲电流的实测波形。图5-7显示了由一个1OOkVA电源调节器和一个80KVA电源组成的不间断电源系统。电网断电后，不间断电源转向电池逆变器向负载供电，而电源调节器进入不工作并停止工作。柴油发电机组启动时，面临着启动功率调节器，将不间断电源的负载电流从蓄电池逆变器转移到柴油发电机组的过程。功率调节器产生的第一级启动浪涌电流的幅值包络为33，360，峰值电流为13，持续时间约为0.2秒。第二级不间断电源产生的启动浪涌电流在第一级启动浪涌电流消失后3-4秒出现。第二级启动电流，具有输入电流缓慢上升的特性，由一个8OkVAUPS产生，输入电流的稳态值为50A。从测试曲线可以看出，对发电机安全运行构成巨大潜在威胁的浪涌电流来自具有缓慢启动爬升调制特性的输入电流及其由1OOkVA功率调节器和8OkVA6脉冲不间断电源产生的输入谐波电流。在供电系统中，启动时浪涌电流严重的设备是线性变压器(包括隔离变压器、不间断电源输入12脉冲整流变压器和以补偿变压器为主体的交流稳压器)。浪涌电流的物理过程、特性和消除方法请参考本章第3节。不间断电源是另一种产生启动脉冲电流的设备。在市电-柴油发电机系统-不间断电源供电系统中，市电故障时柴油发电机系统正常启动后，不间断电源接入的影响主要表现在20，000个方面。首先，负载电流从电池逆变转移到柴油发电机系统电源，这可能导致柴油发电机系统负载的突然变化。此外，不排除在负载转移过程中不间断电源电池应同时充电，且变化的瞬时幅度大于不间断电源对负载电源的正常输入电流。其次，不间断电源的输入端在启动时不受源滤波器电容电流的影响。对于前者，为了减少不间断电源启动浪涌电流对柴油发电机系统的影响，通常要求不间断电源启动具有“软启动”功能/使输入电流从零缓慢增加到额定值。不间断电源的缓慢启动过程对柴油发电机系统——不间断电源系统的稳定性也非常重要。这里以柴油发电机组供电下台达转换不间断电源的缓慢启动过程来说明这一挑战。由于台达变流器不间断电源的台达变流器工作在高频脉宽调制状态，当不间断电源启动时，其慢启动过程可以做得比较理想，输入的慢启动特性波形是由柴油发电机驱动时测得的。UPS型号：SlconDP3480E，480kVM480kW。不间断电源负载为：满载，5OOkW。缓慢启动程序：105。柴油发电机系统：625kV弯头5OOkW。油发动机在负荷启动过程中的频率变化为：0.25赫兹。ABB于2000年10月和12月在美国测量了另外两个品牌的大功率传统双转换不间断电源的输入慢启动特性，如如图5-9所示。其中，是在2000年10月测量的，是在2000年12月测量的。从图中可以看出，虽然两个启动波形不完全相同，但整个过程

虽然不间断电源延迟了启动时间，但并没有消除柴油发电机系统负载突变的问题。上述分析和实测数据表明，在改善油机与不间断电源的匹配关系时，应重点改善不间断电源的输入特性，包括提高不间断电源的输入功率因数、降低输入电流的谐波成分、改善不间断电源输入电流在不间断电源动态和负载突变、电池逆变器和市电逆变器转换过程中的变化特性等。由于三角转换不间断电源输入转换器是一种理想的正弦波电流源，它在输入功率因数、输入电流谐波成分、输入电流渐变特性等方面为柴油发电机系统提供了理想的负载特性。所以它与柴油发电机系统的容量比可以达到1.5:1。然而，传统的输入端带有通用可控整流器电路的双转换不间断电源、输入交流/DC转换器和附加的源滤波器-free系统不利于与柴油发电机系统匹配，该美国药典与柴油发电机系统的容量比为2:1-4:1。