Характеристики современных ИБП с двойным преобразованием. Часть 4*


PDF версия

При сравнении источников бесперебойного питания (ИБП) различных производителей следует, прежде всего, обращать внимание на их технические характеристики, отражающие потребительские свойства и качества. В статье рассматриваются важные энергетические показатели ИБП и их перегрузочные характеристики. Динамические характеристики отражают надежную работу ИБП при коммутации нагрузки, скачках сетевого напряжения, перегрузках и других возмущениях, возникающих в системе «сеть – ИБП – нагрузка». Приведены результаты экспериментального исследования динамических режимов однофазных ИБП с двойным преобразованием, рассмотренных в части 1 («ЭК» 6, 2008). - * Первая, вторая и третья части статьи были опубликованы в «ЭК» №№6, 8, 9, 2008 г. соответственно.

Классификация электрических характеристик ИБП

Требования к ИБП и классификация электрических характеристик современных ИБП наиболее полно представлены в новом международном стандарте [3]. Действовавший ранее в нашей стране стандарт [4] не отражает всей полноты требований к современным структурам ИБП. Предлагаемый автором перечень электрических параметров ИБП дополнен рядом энергетических показателей:
– входные характеристики включают: номинальные значения мощностей, напряжений, токов и их допустимые отклонения, пусковые токи, входной коэффициент мощности, гармонический состав входного тока;
– выходные характеристики отражают: статические и динамические показатели точности, коэффициент искажения синусоидальности, КПД, выходной коэффициент мощности, перегрузочную способность ИБП;
– переходные (системные) показатели характеризуют: синхронизацию по частоте, время резерва, время восстановления заряда аккумуляторной батареи (АБ), обобщенный энергетический коэффициент;
– параметры цепи постоянного тока характеризуют требования к номинальным значениям напряжения АБ [1, 2];
– эксплуатационные требования (условия окружающей среды) отражают влияние температуры, влажности, высотности и т.д. на рабочие характеристики ИБП.
Рассмотрим более подробно основные электрические характеристики ИБП.

Входные характеристики ИБП

Номинальные значения входного напряжения, принятые в нашей стране: для однофазных ИБП — 220 В; для трехфазных ИБП — 220/380 В, 50 Гц.
Допустимые отклонения входного напряжения характеризуют пределы изменения входного напряжения, при которых ИБП продолжает работать в сетевом режиме без перехода в автономный режим питания от АБ. Современные структуры ИБП с бустером обеспечивают диапазон ±20% и более. Следует отметить, что для ряда однофазных моделей ИБП нижний предел входного напряжения расширяется с уменьшением нагрузки [1].
Номинальная входная полная мощность (Sвх.ном) — полная мощность, загружающая сеть при 100-% коэффициенте нагрузки и стандартных условиях эксплуатации. Различают входную мощность, потребляемую при заряженной АБ (Sвх.мин), и мощность при форсированном заряде батареи (Sвх.макс), превышающую первое значение на 25—30%, в зависимости от величины емкости батареи и степени ее разряженности. Например, для ИБП с номинальной выходной мощностью 30 кВА и входным коэффициентом мощности 0,8 имеем:
Sвх.мин = 32,8 кВА и Sвх.макс = 41 кВА.
Номинальная входная активная мощность (Рвх.ном) характеризует энергопотребление на входе ИБП при номинальной нагрузке:

 

Рвх.ном = Кр вх Sвх.ном ,               (1)

 

где Кр вх — входной коэффициент мощности, характеризующий отношение активной входной мощности к полной при номинальном входном напряжении и 100-% нагрузке.
Значения Кр вх для различных моделей и мощностей ИБП могут изменяться 0,8…0,99. Чем больше значение Кр вх, тем ниже искажение синусоидальности входного тока. При этом входное сопротивление ИБП по отношению к сети будет чисто активным. Наиболее высокое значение Кр вх = 0,99 достигнуто в структурах ИБП с входным ШИМ-преобразователем на IGBT-транзисторах [2].
Составляющие токов реактивной мощности и мощности искажения во входной цепи преобразователя (мостовой схеме трехфазного выпрямителя) будут замыкаться во входном контуре системы и зависеть от параметров входного фильтра, реактивных параметров звена постоянного тока (т.к. это влияет на форму тока, потребляемого от сети) и степени загруженности системы.
Максимальный входной ток — параметр, определяющий выбор внешнего автомата защиты ИБП. Величина максимального тока определяется при 100-% коэффициенте нагрузки, минимальном входном напряжении в режиме форсированного заряда АБ:

 

Iвх.макс = Sвх.макс/Uвх.мин.            (2)

 

Величина пускового тока — характеризует бросок входного тока за счет заряда накопительных конденсаторов при включении ИБП. Для ограничения скачка тока в современных ИБП используют пусковые цепи или алгоритм мягкого старта ИБП.
Выходные характеристики ИБП
Статическая точность выходного напряжения для однофазных маломощных ИБП двойного преобразования составляет ±2%, для ИБП средней мощности и трехфазных ИБП достигает ±1%, что обеспечивает параллельную работу 4—8 блоков на общую нагрузку [10]. Показатели динамической точности современных ИБП составляют ±5% при 100-% скачке нагрузки [2].
Внешняя характеристика ИБП характеризует степень статической точности выходного напряжения. В общем случае жесткость внешней характеристики определяется внутренним сопротивлением силовой цепи, включающей выпрямитель, корректор коэффициента мощности (ККМ), преобразователь постоянного напряжения (ППН) и инвертор. ККМ и ППН обладают стабилизирующими свойствами. Благодаря этому напряжение питания инвертора также стабильно, поэтому можно считать, что основным параметром, определяющим внешнюю характеристику ИБП, является выходное сопротивление инвертора. Современные инверторы на IGBT-транзисторах с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выходного напряжения обладают низким значением внутреннего сопротивления. По сравнению с силовыми трансформаторами, инвертор обладает в 5 раз меньшим внутренним сопротивлением [5], что обеспечивает не только высокую точность стабилизации выходного напряжения (1—2%), но и низкие значения коэффициента искажения синусоидальности выходного напряжения (менее 3%) при токах в нелинейных нагрузках с коэффициентом амплитуды до 3.
Номинальная полная выходная мощность (Sвых.ном) — предельная полная мощность, которую инвертор может отдать в линейную нагрузку с коэффициентом мощности (Кр н) равным выходному коэффициенту мощности ИБП (Кр вых) при стандартных условиях эксплуатации (температуре, влажности, высотности).
Выходной коэффициент мощности (Кр вых), указанный производителем, соответствует тому значению коэффициента мощности нагрузки, при котором обеспечивается максимальная эффективность потребления электроэнергии от ИБП. Значения Кр вых для современных ИБП составляют 0,7…0,9 [6].
Номинальная активная выходная мощность (Рвых.ном) — максимальная активная мощность, отдаваемая в нагрузку:

 

Рвых.ном = Кр вых Sвых.ном.              (3)

 

 

КПД и тепловые потери

КПД характеризует эффективность использования ИБП и представляет отношение выходной активной мощности, потребляемой нагрузкой, к входной активной мощности, потребляемой ИБП из сети. Потери активной мощности (тепловые потери) в ИБП характеризуются рядом составляющих:

 

∆P = Pвх, Рвых = ∆Рхх + ∆Рсц + ∆Рдоп.  (4)

 

∆Pхх — постоянная составляющая потерь (потери холостого хода ИБП) не зависит от коэффициента нагрузки и определяется энергией, необходимой для обслуживания системы управления силовых узлов, питания вентиляторов охлаждения и других вспомогательных блоков. В ИБП малой и средней мощности 1…10 кВА потери холостого хода составляют 20—30% от общих потерь. С ростом мощности ИБП относительная доля потерь холостого хода снижается.
∆Pсц — переменная составляющая потерь, которая зависит от коэффициента нагрузки.

 

∆Pсц = ∆Р1 + ∆Р2 +∆Р3 +∆Р4.       (5)

 

∆P1 — потери в силовой цепи выпрямителя;
∆P2 — потери в силовой цепи корректора коэффициента мощности;
∆P3 — потери в силовой цепи преобразователя постоянного напряжения;
∆P4 — потери в силовой цепи инвертора.
Технические данные производителей ИБП содержат значения КПД отдельных силовых узлов ИБП (в основном выпрямителя и инвертора) и значения общего (системного) КПД, составляющего 85—88% для ИБП малой мощности и 90—94% для ИБП средней и большой мощности.
∆Pдоп — дополнительные потери на заряд АБ, являющиеся переменными во времени и зависящие от степени разряженности батареи и ее емкости. Наибольшие дополнительные потери возникают при форсированном заряде батареи. Например, потери при номинальной нагрузке в ИБП мощностью 30 кВА составляют: 2,8 кВт — при форсированном режиме заряда батареи и 2,2 кВт — при заряженной батарее.
Нагрузочная характеристика ИБП представляет нелинейную зависимость коэффициента передачи полной мощнос­ти от коэффициента мощности нагрузки KS = f(Kрн). Введем понятия коэффициента передачи полной мощности в нагрузку и нагрузочной характеристики инвертора [6].
Коэффициент передачи полной мощности в нагрузку — отношение предельно допустимой мощности нагрузки к номинальной полной мощности оборудования KS = Sвых.макс/Sном·100%. Коэффициент KS коррелирует с понятием коэффициента снижения мощности Kd, указывающим на процент величины активной составляющей мощности нагрузки, которую можно подключить к инвертору. Коэффициент снижения мощности зависит от характера нагрузки. В таблице 1 приведены значения коэффициентов снижения мощности при выходном коэффициенте мощности инвертора 0,8 и различных значениях коэффициентов мощности нагрузки.

 

Таблица 1. Зависимость коэффициента снижения мощности от характера нагрузки

Характер нагрузки

Коэффициент мощности нагрузки

Коэффициент снижения мощности, %

индуктивный

0,7

88

0,75

94

0,8

100

0,85

0,9

резистивный

1,0

емкостной

0,95

94

0,9

87

0,85

80

0,8

74

0,75

68

0,7

62

 

 

Ток конденсатора выходного фильтра суммируется с током емкостной составляющей нагрузки, что снижает предельно допустимую нагрузку на выходе инвертора. Реактивная составляющая мощности и высокочастотные гармонические составляющие мощности искажения на выходе преобразователя будут обмениваться между нагрузкой, выходным фильтром инвертора и емкостью фильтра звена постоянного тока. Замыкаясь в указанном контуре силовой цепи преобразователя, их величины будут зависеть от коэффициента мощности нагрузки. Причем выходной коэффициент мощности может отличаться от коэффициента мощности нагрузки. Значение коэффициента передачи полной мощности в нагрузку достигает 100% при равенстве коэффициента мощности линейной нагрузки индуктивного характера выходному коэффициенту мощности ИБП.

 

Рис. 1а. Нагрузочные характеристики ИБП

На рисунке 1а приведены нагрузочные характеристики при различных типах линейной нагрузки RL, RC и нелинейной нагрузки RCD. При нелинейной нагрузке коэффициент передачи мощности снижается. Наиболее распространены однофазные нелинейные нагрузки типа RCD — неуправляемые выпрямители с емкостным фильтром. Коэффициент амплитуды тока такой нагрузки достигает 2,5—3 при коэффициенте мощности 0,7—0,6.

 

Рис. 1б. Зависимости Кр и Ка от длительности импульса тока в RCD-нагрузке

 

На рисунке 1б приведены зависимости коэффициента мощности и коэффициента амплитуды RCD-нагрузки в функции длительности импульса тока на полупериоде сетевого напряжения [7]. При работе ИБП на разнотипные нагрузки за эквивалентную нелинейную нагрузку принимают сумму нагрузок: 50% — RL — линейная нагрузка с Кр н = 0,8 и 50% — RCD-нагрузка — не­управляемый выпрямитель с емкостью фильтра 2,5 мкФ/Вт. Коэффициент передачи мощности в нелинейную нагрузку при токе с коэффициентом амплитуды Ка = 3 не превышает значения Кs = 70—80%.
Векторная диаграмма мощностей инвертора (см. рис. 2) наглядно отражает нагрузочные способности ИБП и в последнее время приводится в каталогах ряда ведущих мировых производителей ИБП.

 

Рис. 2. Векторная диаграмма мощностей

 

Верхний квадрант диаграммы характеризует мощности при активно-емкостной нагрузке (кВАр-С), а нижний — при активно-индуктивной нагрузке (кВАр-L). Здесь приняты обозначения:
– горизонтальная ось соответствует относительным значениям активной мощности P–  ;
– О — центр окружности максимальной полной мощности при индуктивном характере нагрузки;
– ОВ — вектор относительной максимальной полной мощности, отдаваемой в нагрузку индуктивного характера (/Sмакс) при номинальной активной мощности;
– О’— центр окружности максимальной полной мощности при емкостном характере нагрузки;
– ВС — значение номинальной активной мощности на выходе преобразователя (/Pном);
– ОА — предельное значение относительной полной мощности, отдаваемой в индуктивную нагрузку при пониженной активной мощности;
– ОD — предельное значение относительной полной мощности, отдаваемой в емкостную нагрузку при пониженной активной мощности.
Косинусы углов поворота векторов полных мощностей относительно действительной оси координат соответствуют коэффициентам мощности нагрузок на выходе инвертора. Положение вертикальной линии номинальной выходной активной мощности (/Pном) определяется выходным коэффициентом мощности инвертора Кр вых = Рном/Sном.

При емкостном характере нагрузки происходит смещение центра максимальной полной мощности О1 вниз относительно начала координат О и снижение границы полной мощности CD. Выход за указанные границы на векторной диаграмме мощностей (A-B-C-D-O) означает перегрузку инвертора. Современные системы управления инвертором в ИБП анализируют значения полной и активной составляющей мощностей, фиксируя превышения предельных значений.
Коэффициенты реактивных мощностей выходного фильтра инвертора.При выборе параметров фильтра рекомендуется принимать: Kc = Qc/Sном =
= 0,25…0,5; Kl = Ql/Sном = 0,07…0,2. Меньшие значения коэффициентов могут быть приняты для пониженных мощностей инверторов. Увеличение коэффициента емкостной мощности приводит к снижению расчетной мощности инвертора, обеспечивающего номинальные режимы работы в безопасной области векторной диаграммы мощностей [6].
Перегрузочные характеристики ИБП и ток короткого замыкания инвертора. Различают перегрузочные способности инвертора и цепи «байпас». При значительных и длительных перегрузках ИБП переходит в режим автоматического байпаса, который характеризуется большой перегрузочной способностью. Однако современные инверторы на IGBT-транзисторах с ШИМ-регулированием тоже отличаются достаточно высокими перегрузочными характеристиками и значениями токов короткого замыкания (Iкз), достигающими 200—300% номинального выходного тока. При перегрузках, не превышающих 5—10% номинальной мощности, ИБП могут работать в инверторном режиме длительное время, не переходя в режим «байпас». На рисунке 3 приведены типичные перегрузочные характеристики ИБП. Допустимые области работы ИБП: 1 — инверторный режим; 2 — режим автоматического байпаса; 3 — область отключения ИБП. Следует иметь в виду, что количественные показатели приведенных токо-временных зависимостей у разных моделей ИБП могут отличаться. Знание перегрузочных характеристик позволяет оптимально выбирать необходимую номинальную мощность ИБП для нагрузок, обладающих большими пусковыми токами, исключая низкий коэффициент загрузки ИБП в статическом режиме при номинальных токах нагрузки.
Вопрос ограничения тока инвертора в режиме перегрузки является важным для понимания перегрузочных свойств ИБП. При росте тока нагрузки свыше номинального значения инвертор переходит в режим генератора тока, ограничивая его максимальное значение на определенной величине Iогр. Чтобы искажение синусоидальности выходного напряжения не превышало 5%, необходимо устанавливать порог ограничения максимального (амплитудного) значения выходного тока в 1,5 раза больше амплитудной величины номинального тока инвертора при линейной нагрузке:

.                (6)

Соответственно, коэффициент амплитуды тока ограничения составляет:

 

Ка.огр = Iогр/Iвых.ном = 2,12.          (7)

 

Инвертор с ШИМ-регулированием выходного напряжения способен реагировать на изменения тока нагрузки, ограничивая его по амплитуде. При этом происходит увеличение длительности импульса тока на полупериоде выходного напряжения [8]. Так, например, инвертор с номинальной мощностью 5 кВА способен отдать 4 кВт активной мощности в RCD-нагрузку с искажением синусоидальности выходного напряжения не более 5%. Таким образом, выходной коэффициент мощности такого инвертора Кр вых = 0,8.
В таблице 2 приведены типовые пе­ре­грузочные характеристики ИБП малой и средней мощности.

 

Таблица 2. Типовые перегрузочные характеристики ИБП малой и средней мощности

Произ водитель

Модель ИБП

Номинальная мощность, кВА

Инвертор

Байпас

Перегрузка, %

Время перегрузки, с

Перегрузка, %

Время перегрузки, с

Powerware

PW9120

1…6

125

60

1000

0,02

150

10

PW9150

8…15

125

60

150

10

Liebert

GXT

6…10

130

10

н/д

200

0,16

Nfinity

4…16

125

600

150

20

200

0,25

Hinet

10..30

125

600

150

1800

150

10

1000

0,1

300

0,1

Riello

MDM

10..20

125

600

н/д

150

60

 

 

Переходные характеристики ИБП

Эти характеристики носят также название системных или «вход/выход». К ним относятся такие параметры как энергетический коэффициент, показатели синхронизации, временные характеристики автономной работы ИБП и восстановление заряда АБ.
Энергетический коэффициент оп­ределяет соотношение полных мощностей — потребляемой ИБП из сети и отдаваемой ИБП в нагрузку [8]:
 
Кэ = ηКр.

Если выполняется условие Кэ ≥ Кр н, то ИБП потребляет из сети полную мощность равную или меньше той, что ИБП отдает в нагрузку:
 
Sвх = Sвых Кр н/Кэ.                (8)

 

Данное положение распространяется на ИБП с высоким входным коэффициентом мощности при работе на нелинейные нагрузки с низким коэффициентом мощности. Это явление объясняется тем, что при нелинейной нагрузке ток реактивной мощности и высокочастотные гармоники тока мощности искажения замыкаются в контуре «инвертор–нагрузка» и не проявляются во входной цепи ИБП. Можно показать, что при заданном коэффициенте мощности нагрузки Кр н и КПД активная мощность на входе ИБП будет составлять:
 
Рвх = Sвых Кр н/η.                  (9)

 

Полная мощность на входе ИБП будет определяться входным коэффициентом мощности:
 
Sвх = Рвх/Кр вх = Sвых Кр н/Кэ.       (10)

 

При условии Uвх = Uвых имеем:
 
Iвх = Iвых Кр н/Кэ.                 (11)

 

Рассмотрим пример использования ИБП со следующими показателями: Кр вх = 0,95, КПД = 90%, при работе на нелинейную нагрузку с коэффициентом мощности Кр н = 0,63.
Из соотношения (11) имеем: Iвх = = 0,74 Iвых. Уменьшение действующего значения входного тока ИБП относительно выходного тока приводит к снижению загруженности сети по сравнению с тем, когда нагрузка подключена к сети напрямую. Поскольку потери мощности пропорциональны квадрату тока, то потери мощности в линиях электропередачи с использованием ИБП в нашем примере составят 54% от потерь при питании той же нагрузки от сети без ИБП. Это обстоятельство особо важно при наличии т.н. «мягких» линий электропередачи. Таким образом, обобщенный энергетический коэффициент является одним из важнейших показателей, определяющих целесообразность применения ИБП с двойным преобразованием не только для обеспечения бесперебойного электропитания нагрузки при пропадании или искажении сети, но и для оптимизации энергопотребления при нагрузках с низким коэффициентом мощности.
Временные характеристики автономной работы ИБП показывают предельные времена работы ИБП от энергии АБ при отсутствии или недопустимых отклонениях сети в зависимости от коэффициента нагрузки. Значительное увеличение времени резерва достигается внешним подключением дополнительных аккумуляторных модулей. Следует обратить внимание на нелинейную зависимость временных характеристик от значения коэффициента нагрузки [8].
Время восстановления заряда ак­ку­муляторной батареи характеризует возможность работы ИБП в повторных автономных режимах и зависит от используемой емкости АБ. Время заряда АБ 20—90% емкости составляет в среднем 6—8 ч.
Показатели синхронизации характеризуют синхронную работу инвертора и цепи «байпас», которая должна поддерживаться при отклонениях частоты в пределах ±8% от номинальной со скоростью изменения частоты в пределах 1…4 Гц/с. При автономной работе выходная частота инвертора должна поддерживаться с точностью ±0,1% от номинальной.

 

Характеристики динамических режимов работы и спектральные характеристики ИБП

Данный раздел посвящен результатам экспериментального исследования динамических режимов и спектральных характеристик ИБП с двойным преобразованием мощности 1…3 кВА [9]. При этих исследованиях определялись:
– провалы и всплески мгновенных значений выходного напряжения и тока и время возврата в установившийся режим работы ИБП после скачков нагрузки;
– реакция ИБП на скачки входного напряжения;
– перегрузочные и защитные способности ИБП;
– гармонический состав выходного напряжения и тока в установившихся процессах при различном характере нагрузок и форме входного напряжения.

Рис. 4а. Процесс наброса линейной нагрузки

 

Рис. 4б. Процесс сброса линейной нагрузки

 

Названный перечень динамических характеристик отражает общие требования к ИБП, изложенные в стандартах [3, 4]. Результаты исследования переходных процессов при скачках нагрузки приведены на рисунках 4а, б. Анализ показывает, что при скачке линейной нагрузки до 100% выходное напряжение снижается на 3,5% от величины установившегося значения и затем восстанавливается до исходного уровня за 60 мс (см. рис. 4а). Отметим, что статическая точность стабилизации ИБП составляет ±2%. При скачкообразном сбросе 100% линейной нагрузки зарегистрировано увеличение выходного напряжения на 4% и возврат к установившемуся значению в течение 100 мс (см. рис. 4б).
На рисунке 5а приведены осциллограммы выходного напряжения и тока при включении двигательной нагрузки, суммарная мощность которой составила 150% номинальной мощности ИБП. В связи с перегрузкой ИБП автоматически перешел в режим «байпас», а затем, по окончании режима пуска двигателя ИБП, вновь перешел в режим двойного преобразования. При этом видно, что переход из режима двойного преобразования в байпас и наоборот происходит мгновенно, без искажений кривых напряжения и тока.

 

Рис. 5а. Процесс перехода ИБП в режим «байпас» при включении двигательной нагрузки и возврат в режим двойного преобразования

Процесс перехода на байпас и возврат в режим двойного преобразования был приведен на рисунке 5а. При превышении нагрузки более 110% инвертор продолжает работу в течение 30 с, а затем ИБП переходит на байпас. В случае увеличения нагрузки до 150% инвертор продолжает работать 0,2 с до перехода на байпас.

 

Рис. 5б. Процесс подключения нелинейной нагрузки мощностью 1,8 кВА к ИБП 3 кВА

На рисунке 5б приведены осциллограммы выходного напряжения и тока ИБП 3 кВА при включении нелинейной нагрузки, коэффициент амплитуды (крест-фактор) которой равен 2,84, а полная мощность — 1,8 кВА. Первоначальный всплеск тока превысил в 2,4 раза пиковое значение тока в установившемся режиме. При этом выходное напряжение снизилось на 9% от установившегося значения и затем восстановилось до исходного уровня в течение 40 мс.
При исследовании поведения ИБП при скачках входного напряжения было отмечено, что он обеспечивает практически мгновенную реакцию на возмущения, и стабильность выходного напряжения остается в пределах статической точности ±2%. Эффективность электронной защиты инвертора проверялась при автономной работе ИБП путем включения двигательной нагрузки с превышением 150% номинальной нагрузки (пуск двигателя). Через 0,22 с после включения двигателя ИБП был отключен электронной защитой от перегрузки (см. рис. 6). Эксперимент подтвердил паспортные данные о перегрузочной способности инвертора (200 мс) и надежность срабатывания электронной защиты ИБП.

 

Рис. 6. Процесс отключения ИБП электронной защитой при 150-% перегрузке в автономном режиме

Исследование гармонического со­става выходного напряжения и тока при линейной и нелинейной нагрузках показало, что коэффициент искажения синусоидальной формы выходного напряжения не превышает допустимые значения [11] при любом характере нагрузки как в сетевом, так и в автономном режимах.

 

Таблица 3. Спектральный состав токов и напряжений при нелинейной нагрузке

Измеряемый параметр

Коэффициент искажения синусоидальности, %

Номер гармоники и % содержания

2

3

5

7

9

Выходное напряжение

3,8

3,05

0,57

1,32

0,76

Входное напряжение

2,15

 

1,44

0,69

1,36

0,31

Выходной ток

111

84

60

36

22

Входной ток

13

 

11

2,7

7

2,6

В таблице 3 приведены результаты испытаний ИБП мощностью 3 кВА на состав высших гармоник в выходном и входном напряжениях и токах при нелинейной нагрузке мощностью 1,8 кВА.
Как следует из таблицы 3, при использовании ИБП с двойным преобразованием коэффициент искажения синусоидальности (Ки) равен 3,8% при существенно нелинейной нагрузке. При этом допустимое содержание высших гармоник выходного напряжения инвертора не превышает 10% [9]. При существенно несинусоидальной форме входного напряжения, соответствующей коэффициенту искажения синусоидальности 36—41% (прямо­угольное напряжение со значительным коэффициентом третьей гармоники), выходное напряжение ИБП имеет синусоидальную форму Ки вых = 0,6—1%. Это обстоятельство особо важно при питании ИБП от дизель-генераторной установки (ДГУ) малой мощности, когда напряжение ДГУ имеет значительные искажения от синусоидальной формы.

 

Литература
1. Климов В. Современные источники бесперебойного питания: классификация и структуры однофазных ИБП. Часть1//Электронные компоненты, №6, 2008.
2. Климов В. Структуры силовых цепей трехфазных ИБП. Часть 2//Электронные компоненты, №8, 2008.
3. International Standard IEC 62040-3.1999, Uninterruptible Power Systems (UPS), part 3: Method of Specifying the Performance and Test Requirements.
4. ГОСТ 27699-88. Системы бесперебойного питания приемников переменного тока. Общие технические условия.
5. Jean N. Fiorina Inverters and Harmonics, MGE UPS Systems, MGE 159, 1993
6. Климов В., Москалев А. Коэффициент мощности и нагрузочная характеристика ШИМ-инвертора в системах бесперебойного питания//Силовая Электроника, №3,
2007.
7. Климов В., Смирнов В. Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания//Практическая силовая электроника, вып.5, 2002.
8. Климов В., Климова С. Энергетические показатели источников бесперебойного питания переменного тока, Электронные компоненты, №4, 2004.
9. Климов В. и др. Однофазные источники бесперебойного питания серии ДПК: динамические и спектральные характеристики//Силовая Электроника, №2, 2007.
10. Климов В. Многомодульные структуры ИБП и организация параллельной работы мономодульных ИБП. Часть 3//Электронные компоненты, №9, 2008.
11. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *