山特UPS电源

1、谐波的定义

谐波是指供电系统中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。

谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1)称为谐波次数。分解后的谐波通常称为n次谐波，此处的"即是谐波次数。一般指从2次到50次范围力口5次谐波电压(电流)的频率是250Hz，7次谐波电压(电流)的频率是350Hz，超过13次的谐波称为高次谐波。
 

2、UPS谐波的产生
 

UPS主要由整流电路、逆变电路、控制电路、充电电路、电池组、旁路系统组成。
　　
目前中大功率三迸三出UPS的整流电路通常采用晶闸管相控整流电路，常用的整流电路有三相全桥6脉冲整流电路和六相全桥12脉冲整流电路等。相控整流技术的优点在于结构简单控制技术成熟，但由于交流输入功率因数较低，会产生大量的谐波电流，对电网产生较大的污染。
　　
中大型三迸三出UPS输入整流器采用三相全桥6脉冲可控整流电路的，其输入功率因数是由换相重叠角γ和控制角α来决定的。换相重叠角γ是指三相整流电路中两相电压共同导通的时间;控制角α表示触发延时时间，即从正弦波过零开始到晶闸管触发导通之间这段晶闸管不导通的时间。相控整流电器的功率因数为
　　
如果换相重叠角γ很小，可以忽略不计时，则相控整流器的功率因数表达式为 　　
　　cosφ=cosα 　　
说明整流器的功率因数主要与控制角的余弦有关，控制角愈小，功率因数愈大;反之则功率因数愈小。实际上，在整流电路中，除了存在整流电压与整流电流之间的相位差之外。还存在着由于高次谐波电流引起的电流波形畸变问题，可以用电流畸变系数p进行计算。电流畸变系数p如下式所示。
　　
　　式中几:基波电流有效值;
　　
　　I:非正弦电流总有效值;
　　
　　I₂:…I_n:二次谐波以上谐波电流有效值。
　　
　　考虑到高次谐波畸变因数后，整流器的功率因数PF可以表示为 　
　　PF=μcosφ 　　
　　高频开关整流电源由于是峰值整流形式，其输人电流为很窄的大电流脉冲波，谐波分量很大，即电流畸变系数川很低，故其功率因数PF也很低。这时必须用有源功率因数校正技术使其电流正弦化，可以使PF达到0.95以上。
　　
3、UPS谐波的危害(见表1)
　　
　　(1)对发电设备的危害:谐波干扰增大发电机的损耗，产生寄生转矩，降低了机械能向电能转换的效率。谐波在绕组和转子阻尼线圈中产生额外THDI必须小于等于20%，否则发电机的功率必须进行折算;
　　
　　(2)对输电设备的危害:损耗增加(趋肤效应)、引发谐振(线路电感、对地电容)、中线电流增大、影响线路的稳定运行(继电保护的误动或拒动);
　　
　　(3)对用电设备的危害:视在功率增大、干扰敏感性的电子设备;

        (4)对供电设备的危害:损害电容、变压器降容(铜损、涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗)、降低可靠性、影响电力测量的准确性;
　
　　(5)对人体的危害:人体细胞在受到刺激兴奋时，细胞膜电位会发生快速波动;其频率如果与谐波频相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场，弓l起不适，甚至诱发疾病，危害人体健康。