谈滤波器在UPS电源中的作用

近日与电力行业的学者、专家一起参加地方和部队的几次大功率UPS招标活动,感到收获颇丰。一方面是通过用户提出一些技术要求,经过评委专家研究讨论,对技术层面的知识有了进一步了解;另一方面是感受到了各厂商的竞争非常激烈。从几次招标过程中,用户所关心的和讨论更多的一个问题就是“电网污染”和UPS的稳定性。

2022-12-23 11:24:33

*近和地方、各电力行业的学者专家一起参加了几次大功率UPS电源的招标活动，感觉收获颇丰。一方面，通过用户提出的一些技术要求和评委专家的研究讨论，对技术知识有了更好的理解；另一方面，我觉得各个厂商之间的竞争非常激烈。从几个投标过程来看，用户*关心和讨论的问题之一是“电网污染”和不间断电源的稳定性。
“电网污染”包含诸多因素，涉及用户切身利益、电费、变压器容量、其他办公设备运行等诸多问题。用户想购买大功率UPS，是否担心会对电网造成谐波污染？会经常被供电局罚款吗？大部分用户对哪些品牌的UPS符合自己的要求，哪些品牌的UPS不符合自己的要求有疑问。在此，笔者谈一谈关于UPS对电网是否有谐波干扰，有多大污染的纯技术层面的理解和看法。
随着电力电子技术的快速发展和电力电子设备的推广应用，谐波对电网的污染越来越严重。电力行业工作者和电力设备制造商早就意识到问题的严重性，采取了一系列措施来控制和改善谐波危害。国内一些行业媒体对此问题的报道越来越深入。自2006年10月起，北京市供电局统一安装三相电子式多功能电表，并于2007年6月、7月开始对正向总有功功率、正向总无功功率、正向峰值有功功率、正向谷值有功功率、峰值有功功率进行收费。这五项增加了充电强度，这五项的充电标准也不一样，尤其是有奖惩的正总无功功率，是根据电表读数按用电量百分比计算的。
如果用户的UPS对电网的影响很小，输入功率因数大于0.8将获得奖励。如果UPS污染电网，影响和干扰电网，将被罚款，罚款金额远大于奖励。这是北京市电力行业为控制电网污染而采取的一项措施。北京市供电局已经走在全国前列。这主要是为了让广大用户尽可能的努力节约用电，安全用电和科学用电。主要目的是净化电网，防止污染。
大功率不间断电源是电网的巨大非线性负载。有许多因素需要考虑。其谐波成分对电网有影响吗(一般用户只考虑从UPS到低压变压器的那一段)？变压器需要扩容吗？其他办公设备能正常运行吗？都需要人们认真分析和思考。

目前大部分厂家基本采用无源滤波器和有源滤波器。在UPS输入端安装无源滤波器和有源滤波器的主要目的是防止干扰，抑制输入电流的谐波成分。常用的无源滤波器是由R、L、C组成的选频网络，可以有选择地衰减输入信号中不需要的频率成分，有效地起到滤波作用，同时也对电网起到滤波作用。这种滤波器制造简单、经济，被厂家广泛应用于大功率UPS。将电流的谐波分量抑制在5% ~ 6%范围内，对电网或多或少都有影响。如果与精密仪器连接，可能会测量工作不稳定、干扰、读数不准确等现象。如果用户要求很高，要求电流谐波成分在3%以内，这种无源滤波器就不能满足用户的要求，需要采取更有效的措施加以限制。有些品牌的UPS比较灵活，根据需要采用无源或有源滤波器。当然，有源滤波器的滤波效果要比无源滤波器好得多，可以将电流的谐波成分限制在3%以内。这对电网基本没有影响。这种过滤器很有效，但是很贵。此外，一些品牌生产的新型大功率不间断电源使用IGBT代替晶闸管进行整流逆变。

IGBT是一种新型复合电力电子器件，驱动灵活，耐压高(1200伏)，通过电流大(1000安)，工作频率高达100千赫，普偏应用于大功率不间断电源。用IGBT和计算机控制技术控制IGBT的通断，使UPS电源的输入电压和输出电压保持同步，其功率因数cos=1，减少了UPS输入端整流器对电网的谐波干扰，有效地将谐波电流分量抑制在小范围内，对电网影响不大。因此，建议厂商和商家重视这方面，既要满足用户的要求，又要有稳定的性能和经济效益。