數據中心輸入配電系統及整流器淺析

    UPS輸入功率因數低的主要原因在于輸入部分的電路結構和工作方式�，F代的整流充電器分降壓型和升壓型兩種，降壓型主要用于UPS電池組電壓低于輸入交流峰值電壓一定值的情況，而升壓型主要用于UPS電池組電壓高于輸入交流峰值電壓的情況。 

    一、 輸入配電系統

    在數據中心的UPS供電系統中，輸入電路一個最重要的指標就是輸入功率因數。輸入功率因數低會造成成下面的不利影響：

    (1) 導致輸入供電線路上各環節的早期老畫

    輸入功率因數低的原因是輸入諧波電流成分含量大，諧波電流經過輸入電纜時，使電纜產生附加發熱量，導致電纜外皮材料長期發熱、變軟、變脆、變酥、變碎;諧波電流經過輸入斷路器(開關)時，開關出點由于長期發熱而導致接觸不良，一個正反饋的效應是開關過早時效;諧波電流經過輸入保險絲時，由于長期的附加發熱而導致熔絲變軟、下垂(使整個保險絲粗細變得不均與)、自然斷裂而引起斷電。

    (2) 不能充分利用輸入功率

    由于輸入功率中含有大量的無功分量，有功功率被吸收，無功功率在電纜中往復流動，使正常的有效電流通道變窄，由于線路的“擁擠”而使單位截面積傷的電流密度加大，功耗加大。根據歐姆定律。導線上的功耗P為

    P=I2R

    由上式可以看出，線路上的功耗和電流I的平方值成正比，與導線的電阻R成正比，而發熱量又是功耗P和時間T的函數，即

    Q=0.24Pt

    這樣一個長期效應造成了電力的浪費。

    (3) 對供電電網產生干擾

    輸入電路是可控硅(閘流管)整流器時，由于可控硅的開啟往往伴隨著高壓電和大電流，不但破壞了輸入電壓波形，而且還形成很強的傳到干擾和輻射干擾，應系那個了同一線路上其他用電設備的正常運行。

    (4) 使前置發電機的裝機功率成幾倍增大

    輸入功率因數低(一般未經補償的值為功率用單相二極管整流器的0.6，較大功率用三相可控硅全波整流——6脈沖整流的0.8)，可導致前置發電機的裝機功率至少3倍于UPS的額定功率。

    二、工頻整流器與高頻整流器

    由前面的討論可以看出，UPS輸入功率因數低的主要原因在于輸入部分的電路結構和工作方式�，F代的整流充電器分降壓型和升壓型兩種，降壓型主要用于UPS電池組電壓低于輸入交流峰值電壓一定值的情況，而升壓型主要用于UPS電池組電壓高于輸入交流峰值電壓的情況。

    1. 工頻降壓整流器

    降壓整流器有工頻和高頻之分，而工頻又有穩壓和不穩壓之分。下面以UPS中應用最廣的穩壓工頻電路為例進行討論。一般采用三相整流，是因為三相整流的脈動系數和紋波系數都低。一個三相可控硅全橋整流電路中用了6只可控硅整流器，需要6個脈沖進行分別控制，也俗稱其為6脈沖整流。三相全橋整流電路是按線電壓工作的，在市電為額定值380V/220V時的最高整數流出電壓可達到

    UDC=380V×√2=537V

    一般電池組額定電壓為12V×32只=384V的浮充電壓(約438V)已足夠了。由于這種電路是按照市電的頻率(所謂工頻)節奏而工作的，成為工頻整流器。由于可控硅的電流容量和耐壓都可以做的很高，因此它在中大功率傳統雙變換UPS中得到了廣泛的應用。又由于這種電路整流器件的開啟(相位)是可控的，因此它就具有了輸出穩壓的功能。但這個輸出穩壓的功能不能作為輸入市電大范圍變化的根據，原因是可控硅存在著在一定條件下失控的隱患。