UPS输出功率和负载容量关系探讨
把机房的负载功率算出UPS的容量
把机房的负载功率算出UPS的容量，选一个相同或接近容量的UPS，看这个UPS就知道它的直流输入电压。
确定要后备的时间就可以计算蓄电池的AH容量，根据蓄电池的寿命选用12V、6V、2V的哪一种蓄电池，再根据后备时间的放电电流大小知道线缆的大小（每个品牌的蓄电池它的放电功率和放电电流可能有出入的）。
如：UPS=200KVA, 后备时间T=2小时直流电压=384V，UPS的功率因数=0.8 UPS的逆变效率= 0.93 蓄电池的终止电压=1.75V蓄电池的功率=2000*0.8*1000/（（384/2）*0.93）=538W 电流=307A384V/2=192节根据蓄电池的技术资料在2小时的数据，蓄电池的容量=850AH 100A19（美国GNB IIP蓄电池数据）。
线缆=75-90平方米1、电源容量的选配主控设备的功率统计如下：数字硬盘监控记录主机：350W，6台，计2100W显示器：120W，6台，计720W；摄像机：平均2W，86只，计172W监视器：150W，6台，计900W矩阵主机：180W以上设备功率总计：4072W。
这里4072W是有用功率，当有用功率转换成VA数时，还需考虑其功率因数COSφ。
一般COSφ的取值为0.65~0.7，则系统VA数为4072÷0.7＝5817VA根据公安部GA/T367-2001文件的要求，系统总的配电容量需为实际用电量的1.5倍，照此计算5817VA*1.5＝8726VA因此，必须配8.8KVA以上的电源才能保证系统的供电，按照UPS的实际规格，我们配置了10KVA的UPS。
这是我做的工程的一段案例用在监控上面的，你看看算法自己推敲下2、蓄电池的选配根据公安部相关标准的要求，视频系统所配电源需保证系统在市电断电后1小时内能够正常运转。
我们仍以视频系统的电源为例来计算。
10KVA的电源输出电压标称值为240VDC。
故每组至少需配20块12V蓄电池，才能保证其输出电压为240V。
ups负载率计算方法
ups负载率计算方法
UPS的负载率是指UPS的实际负载功率与其额定功率的比值。
具体计算方法如下：
负载率=负载功率÷UPS额定功率
例如，如果负载功率是800W，而UPS的额定功率是1000W，那么负载率就是80%。
此外，总负载计算和UPS容量计算也是评估负载率的重要步骤。
例如，如果有4台PC机，每台250W，1台服务器700W，以及1台网络交换机100W，那么总负载就是1800W。
如果在线式UPS的功率因数为，那么实际需求的UPS容量就是2250VA。
为了留出冗余量，通常UPS的最佳工作状态是负载70%到80%，因此设计推荐UPS容量应该为2250VA X = 2925VA，从而可以得出选用3000VA的UPS。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。
ups电池容量计算方法
ups电池容量计算方法UPS电池容量计算方法UPS（不间断电源）是一种用于提供电力备份的设备，常用于保护计算机、服务器和其他重要设备。
而UPS电池则是UPS系统中最关键的组成部分之一，它负责存储和释放电能。
为了正确选择和使用UPS电池，我们需要了解如何计算UPS电池的容量。
UPS电池容量是指电池能够持续供应电力的时间长度。
一般来说，UPS电池的容量越大，它能够提供的备用电力时间就越长。
因此，在选择UPS电池时，我们需要根据实际需求来计算所需的容量。
下面介绍几种常用的UPS电池容量计算方法：1. 根据负载功率计算一种常见的计算方法是根据负载功率来计算UPS电池容量。
首先，我们需要确定负载设备的功率需求，通常以瓦特（W）为单位。
然后，根据负载设备的功率需求和所需备用电力时间，使用以下公式来计算UPS电池容量：电池容量（Ah）= （负载功率（W）×备用时间（小时））/ 电池电压（V）其中，电池电压是指UPS电池的额定电压，通常为12V、24V或48V。
举个例子，如果我们有一个负载功率为500W的设备，并希望UPS 电池能够提供备用电力4小时，而电池电压为12V，则根据上述公式，UPS电池容量为：电池容量（Ah）= （500W × 4小时）/ 12V = 166.67Ah因此，我们可以选择容量为166.67Ah的UPS电池来满足需求。
2. 根据负载电流计算另一种常用的计算方法是根据负载设备的电流来计算UPS电池容量。
首先，我们需要确定负载设备的电流需求，通常以安培（A）为单位。
然后，根据负载设备的电流需求和所需备用电力时间，使用以下公式来计算UPS电池容量：电池容量（Ah）= （负载电流（A）×备用时间（小时））/ 电池电压（V）同样地，这里的电池电压也是指UPS电池的额定电压。
举个例子，如果我们有一个负载电流为10A的设备，并希望UPS 电池能够提供备用电力6小时，而电池电压为24V，则根据上述公式，UPS电池容量为：电池容量（Ah）= （10A × 6小时）/ 24V = 2.5Ah因此，我们可以选择容量为2.5Ah的UPS电池来满足需求。
UPS的配置计算方法
UPS配置计算方法
UPS选配
1．确定负载容量大小：求出负载功率（KW或KV A）。
2．根据负载功率选择UPS：建议所带的负载总容量约为UPS额定输出功率的70%为佳。
（1）当负载功率单位为KV A：UPS容量＝负载功率÷0.7。
（2）当负载功率单位为KW：UPS容量＝（负载功率÷0.7）÷0.7；
3．冗余方式选择：
串联热备份：要求负载功率小于单机容量80%；
并机：负载功率为单机30%（轻载有利于提高UPS的可靠性）。
蓄电池选配
1．蓄电池容量与UPS额定功率、UPS直流电压（电池放电完毕前）、要求后备时间有关。
2．蓄电池容量的计算步骤。
（1）求出蓄电池的放电电流：
I＝（UPS标称输出功率（V A）×负载功率因数×负载率÷逆变器效率）÷蓄电池临界放电电压
UPS标称输出功率：只知道负载功率的情况下，UPS标称输出功率等于负载功率的大小。
负载功率因数：取0.7。
UPS逆变效率：取0.88-0.94。
蓄电池临界放电电压：单节电池标称电压×90％×单组串联个数（2）根据后备时间，在电池放电曲线中查出放电率C。
（3）电池容量（Ah）＝I÷C
放电速率C与后备时间的关系
放电速率C与后备时间的关系（电池放电曲线）如表0 1所示。
表01 放电速率C与后备时间的关系。
在线式UPS电源的并联运行与负载均衡技术
在线式UPS电源的并联运行与负载均衡技术在线式UPS（Uninterruptible Power Supply）电源是一种常用的备用电源系统，用于在主电源中断时提供稳定的电力供应。
当需求电力超过单个UPS的容量时，通过并联运行多个UPS可以满足大功率负载的需求，并保障负载的电力供应稳定。
本文将探讨在线式UPS电源的并联运行与负载均衡技术。
1. 并联运行原理在线式UPS电源的并联运行是通过将多个UPS并联连接到负载设备上，并通过特定的控制技术实现负载功率的合理划分。
并联运行的主要原理是将多个UPS的输入端与主电源相连接，输出端与负载设备相连接。
在正常情况下，每个UPS负责供应部分负载功率，当其中一个UPS出现故障时，其他UPS将会接管其负载，实现系统的冗余和容错。
2. 负载均衡技术负载均衡是指将负载合理地分配到多个UPS上，以确保每个UPS的负载水平均衡，并发挥最佳的工作效果。
以下是几种常见的负载均衡技术：2.1 基于容量的负载均衡基于容量的负载均衡是按照每个UPS的额定容量来划分负载。
例如，如果有三个容量为1000VA的UPS，并联运行，那么可以将每个UPS的负载设置为最大容量的三分之一，即333VA。
这样可以确保每个UPS都在其额定容量的范围内工作，避免负载过重或过轻的情况。
2.2 基于电流的负载均衡基于电流的负载均衡是按照每个UPS的输出电流来进行负载划分。
通过测量每个UPS的输出电流，并将负载均匀分配到每个UPS上，可以确保每个UPS的负载电流不超过其额定值。
这种方法可以更准确地衡量负载均衡，而不仅仅考虑额定容量。
2.3 动态负载均衡动态负载均衡是根据实时负载情况来调整每个UPS的负载分配。
通过监测负载功率和变化趋势，动态负载均衡系统可以根据需求实时调整每个UPS的负载比例。
这种方法可以最大程度地充分利用每个UPS的能力，并确保每个UPS的工作负载始终在适当范围内。
3. 并联运行的优势在线式UPS电源的并联运行具有以下几个优势：3.1 提高系统可靠性并联运行可以使UPS系统具有更高的可靠性和容错能力。
UPS功率因数及负载性质
UPS 功率因数及负载性质UPS 是针对计算机、通讯设备、控制系统等精密设备而设计制造的可靠电源系统,适用于0中断要求场合的应用。
使用UPS 供电时需要注意负载性质是否匹配,另外，有些负载是不可以使用UPS 供电的。
以下首先介绍几个基本概念。
一、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念1. 有功功率：可以转化成其他形式能量（热、光、动能）的能量。
以P 来表示，单位为W 。
一般来说，有功功率是相对于纯阻性负载来说的。
2. 无功功率：功率从能量源传递到负载并能反映功率交换情况的功率就是无功功率。
以Q 来表示，单位为Var 。
它的产生是由于感性负载、容性负载、以及电压和电流的失真。
这种功率可导致额外的电流损失。
3. 视在功率：有功功率和无功功率的几何之和（即平方和的均方根），它用来表示电气设备的容量。
以S 来表示，单位为VA 。
4. 功率因数：正弦交流电压与电流的相位差称为功率因数角，以Φ来表示，没有单位，而这个功率因数角的余弦值称为功率因数。
它决定于电路元件参数和工作频率，纯电阻电路的功率因数为1，纯电感电容电路的功率因数为0 。
功率因数cosine Φ=P/S 。
5.峰值因数：如右图所示，蓝色正弦波为电压波形，红色为电流波形。
峰值因数是指电流瞬时值的峰值与其有效值的比值。
它用来描述冲击电流。
如果供电设备的峰值因数越高，表明设备抗冲击能力越强。
通常UPS 的峰值因数为3：1，适合电脑等非线性负载在正常工作中的峰值因数要求。
但当冲击较大时，UPS 等供电设备的电流容量乘于 3 后还不足以满足负载的瞬间电流要求。
在这种情况下需要考虑增加供电设备的容量，从而提高电流提供能力。
通常计算机负载在开机时会产生超出平常多倍的大冲击电流。
通常超过量时需要考虑负载波动及冲击余量，适当增大量为：UPS 的峰值因数提供能力，因此在选择UPS 容UPS 容量以抵御负载的波动，选择UPS 容量余UPS 容量（VA 数）：计算机负载容量（VA 数） = 1 ：0.7而对于某些特殊负载而言，在起动或工作过程中会产生很强的冲击电流，负载容量瞬间升高数倍（有时高达 6 倍）。
1UPS容量与负载量的计算讲解
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二、负载容量的相关因素
>负载的电气参数
– 负载类型：
计算机房的负载大都是开关电源型的非线性负载设备，在IEC 62040-3标 准中称之为“RCD型负载”，表现为低额定电流、高峰值因数、低输入功 率因数、2～4In的起动电流，打印机/扫描仪类的负载伴随有2In左右的工 作电流，在计算额定容量时应予以考虑。
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N°7
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二、负பைடு நூலகம்容量的相关因素
负载的工作性质：
> 是否24小时连续工作； > 是否365天不能停机； > 是否允许停电检修…...
由此确定系统的所要求的MTBF、MTTR、电源可用性…
负载的电气参数：
> 负载类型、额定电压、额定电流、输入功率因数、峰值因数、启 动电流、工作时的最大电流…...
2In的起动电流通常会 在第二个周期内消失
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60146-4的UPS设计标准（UPS Design），UPS的额定容量是以
额定输出的视在功率（KVA）和有功功率（KW）标度的，其 输出的功率因数为： PF = KW / KVA – 在UPS设计时是以线性负载Cos.=0.8作为设计标准的，但这 并不表示UPS只能带Cos.=0.8的负载。根据上述两个标准， UPS允许使用的线性负载功率因数为0.6超前到0.6滞后 （Range of load power factor permitted - linear load 0.6 lead to 0.6 lag ）； UPS允许使用的非线性负载功率因数与线性负 载的功率因数相同。
UPS的额定输出功率与负载功率因数
UPS的额定输出功率与负载功率因数UPS的额定输出功率是UPS输出的一个重要参数,也是选择UPS的一个最重要的参数.但并不是UPS对任何负载都可达到这一个固定不变的数,而是与负载性质有关的数据.任何一台UPS都要标注额定输出功率,同时也标注负载功率因数值,或标注额定功率的KVA值及KW值.但是对这个参数却有一些错误的认识,甚至在一些杂志上个别文章也做了一些错误的解释.例如,有的用户要用功率因数为0.8的UPS按其KVA值带满纯阻性负载,有的作者用功率因数为0.8的UPS的输出值去计算功率因数为0.7的负载量.这些都是错误的.那么,输出功率是怎么确定的?输出功率与负载功率因数又有什么关系呢?这就是本文所要讨论的问题.下面就某著名品牌的UPS的有关计算做一说明,并将其他几种品牌的UPS的有关数据加以介绍.一、某著名品牌的UPS的输出功率与负载功率因数的关系下面的资料选自该厂的培训材料(英文)的有关部分,它不仅有结论的表格,而且还具体给出了计算过程.这是一种标准的双变换UPS,其输出部分电路简图如图1.IGBT逆变器模块输出接至变压器初级,变压器与滤波电容共同组成输出滤波电路.(无变压器的UPS是由一个电感与电容组成滤波电路,电路性质相同).图1:UPS输出部分电路简图现以一台三相输入/三相输出60KVA COSΦ=0.8 额定电压为380V的UPS为例计算说明如下:输出功率S=60KVA 额定负载功率因数COSΦ=0.8有功功率P=48KW 额定负载电流IL=91A.滤波电容为2组3x65μF.在正常电压工作情况下,电容除了滤掉高次谐波外,对于基波来讲它是一个固定的电容电路,在额定电压下,基波电容电流为27A.也就是说不管负载电流是多少,也不管电流的性质如何,即便是空载,这个电流总是要由逆变器供给的.这是一个固定的容性电流.这是这个问题的关键,其简化等值电路(折算到输出电压)如图2:图2:等值电路图逆变器电流应是负载电流与电容电流之和.当负载电流为额定值,负载功率因数为规定值0.8时,电路的向量图入图3:图3:向量图从此向量图可以得出在规定的功率因数额定负载电流下,逆变器电流IINV=78A.根据这个电流值来选择U PS的功率器件和变压器等器件.这就是按照UPS输出要求,设计选择UPS内部元器件的基础.也就是由这个问题决定UPS的输出性能.逆变器电流IINV为78A,电容电流IC为27A,是IINV的35%.也就是说不管负载电流IL如何,逆变器总是要供给其额定值35%的容性电流.从理论状态上讲不管负载电流的大小也不管负载功率因数如何,只要逆变器电流不超过其规定数值(例如在本例中为78A),UPS就在其额定范围内,不过载.如图4为理想向量图.从该图得出负载功率因数从COS ФCAP=0(IL=78-27=51A) 到COSФIND=0(IL= 78+27=105A)范围内只要IL值与IC值合成IINV的数值不超过规定值,就能供电.图4:理想向量图由于逆变器电流流经IGBT模块的情况是和IINV与电压U之间的相位差有关,当IINV与U同方向时,电流流经导通的IGBT,当IINV与U反向时,电流流经与之相应的IGBT的旁路续流二极管.为了适应UPS的设计要求,选择适当的功率器件,设计者可能规定流经IGBT和续流二极管电流的比例,也就是说限定IINV与U 之间的相位差.在本例中设计者限定IINV的无功分量为IINV额定值的60%(即0.6x78=47A),据此画下的向量图如图5.在这个额定条件下负载COSФCAP=0.96 IL为65A,COSФIND=0.7 IL为96A.图5:实际向量图若负载功率因数超出了上述范围,则负载电流的大小应保证其无功分量与电容电流的代数和维持为IINV 的60%.由此得到图6所示的该UPS输出电流(功率)与负载功率因数的关系图.由这个图可知,若已知某一负载功率因数,根据其已知相位差角,在图上画出与U的夹角的直线,由O点至界定值的长度,即为此UPS可以供给这一负载的电流(功率).因这个图使用很不方便,故厂家给出了计算表格,并为使用方便对数据做了个别处理.下面的表1就是这种UPS输出功率与负载功率因数的关系.6:UPS输出电流限定图UPS输出功率与负载功率因数的关系表1负载功率因数容性感性0.1-0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.1-0.4功率折算系数0.20 0.25 0.25 0.30 0.40 0.50 0.80 0.95 1.00 1.00 0.94 0.86 0.76由上述计算可得到以下几个结论:1. UPS额定输出功率是在某一负载功率因数下确定的,而且负载性质也是确定了的.本例中的UPS额定输出功率是在感性负载功率因数为0.8条件下确定的.2. 不同负载功率因数下UPS的输出功率值是不同的.各种UPS有自己的规律.在本例中如负载为容性功率因数为0.7,则输出功率仅为0.30×60=18KVA,超过这个数值就过载了,更不能还用60KVA去计算.二、与上述同一品牌,同一规格的UPS的不同标注的情况在上述培训资料中还给出了另一种说明.即UPS除了标注为60KVA COSΦ=0.8之外,还可有另外的标注,如标为48KVA(IL=73A)COSΦ=1因上述UPS的内部结构,器件的规格都是同一个,没有区别,只不过对外数据的写法不同.所以这种标注的UPS与上面的UPS的负载量仅差一个0.8的关系而已.UPS输出功率与负载功率因数的关系表2负载功率因数容性感性0.1-0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.1-0.4功率折算系数0.25 0.31 0.31 0.38 0.50 0.63 1.0 1.19 1.25 1.25 1.17 1.07 0.95所以,有的UPS额定KVA值等于KW值COSΦ=1,并不是有什么特殊的功能,仅是一种写法而已.如这种标注的UPS 48KVA/KW,也就是常用的60KVA COSΦ=0.8的,而没有区别.三、同一品牌不同系列的UPS产品与上述同一个厂家生产的同一品牌不同系列的UPS,其内部结构和设计思路与上述UPS是基本相同的.这个系列UPS也提供了一个内部使用的“不同负载功率因数的UPS负载能力曲线”如图7:该曲线所给出的数据也是在负载功率因数COSΦind=0.8时输出额定功率.这种UPS与前一种不同之处就是带容性负载的能力比较强,由曲线可知,当容性负载功率因数为0.8时,功率折算系数为0.75,而前一种仅为0.4.图7四、另一种著名品牌UPS输出功率的折算下面的资料是摘自某一著名品牌UPS的技术资料:”技术原理”,在这份技术资料中也提供了关于“负载特性与功率折算”方面的内容.除电路分析及向量图之外,也给出了功率折算表如下:UPS功率折算系数表表3功率因数超前滞后0．6 0．7 0．8 0．9 1 0．9 0．8 0．7 0．6功率折算系数0．50 0．53 0．55 0．60 0．75 0．92 1．00 1．00 1．00从上列数据来看这种UPS把输出功率限定在额定值之内,这是考虑到各种条件避免UPS内外部的各种器件的过载,是比较适宜的.五、某一品牌UPS输出功率与负载功率因数曲线下面的资料选自某UPS的技术资料”英文”,在该资料中有这样一段:”The inverter output is rated at a l oad power factor 0.8. If the power factor of the load differs from 0.8, the maximum output curre nt is seen on the curve.” 曲线为Inverter output current versus load power factor.(逆变器输出电流与负载功率因数的关系).横座标为功率因数,纵座标为额定电流的百分数.这种UPS也是在COSΦ=0.8(电感性)的条件下标定额定功率的.这个曲线不仅给出了额定情况下的数据,还给出了过载条件下的数据.图8六、全功率因数范围的UPS负载特性从上述几个曲线或数据表来看,UPS供电负载虽然可以在一定的功率因数范围内变动,但在容性负载功率因数很小的情况下,UPS可供的负载容量太小,有的甚至是额定值的20%--30%.例如在上述例1中60KVA UP S带容性0.7功率因数的负载只能提供0.3×60=18KVA的功率,实在太小了.针对这个问题,有的厂家制造适于功率因数很宽的UPS.甚至称之为COSΦcap=0至COSΦ=1至COSΦi nd=0的全功率因数范围的UPS.尽管在这样宽的范围中UPS都可提供能量,但也不是在各种功率因数下负载均能和额定值一样.下面给出了一个某著名品牌的全功率因数范围的UPS的功率数据图.由图可知,在全功率因数范围内功率为额定值的55%--100%.在一般负载的情况下,容量为60%--100%范围内还是很好的.图9七、另一品牌UPS的不同负载功率因数下的输出特性下面给出的图形是最早出现在我国的UPS市场的,可见于某些关于UPS的著作和杂志上的文章中.但解释却很不相同,在该UPS的”技术说明书”中,有电路分析,也有图形,”Inverter output characteristics versus power factor”.(逆变器输出特性与功率因数的关系).从图中可以看出该UPS是以滞后COSΦ=0.8作为额定功率的规定条件.在这个图中还给出了不限时的过载区和限时15分钟的过载区.该厂家给出这样一个图,理论上讲是可以根据某一负载功率因数的角度,在图上画出该角下的直线,则可量出输出功率的数值.图10以上的计算是计算基波电流,在UPS内部除了基波电流外,还有滤波电路滤出的谐波电流.这些电流不影响基波各电流的关系,只是在选择功率器件时所应考虑的.对于负载部分来讲,以上各个例子都是考虑线性负载的,对于非线性负载来讲,一般UPS都允许带100%的非线性负载.只不过限定峰值因数的数值.这也是反映在器件的选择中.对UPS的基本性质是没有影响的.以上给出了几个品牌UPS的输出功率与负载功率因数的关系.从这些资料可以看出,关于UPS的输出特性可以用几种不同的方式表示,其功率因数的范围也不尽相同.但我们可以得到以下几点基本认识.1 UPS输出额定功率值是在某一功率因数下确定的.2 所说的功率因数是指的负载功率因数,而不是所谓UPS本身内部所固有的.3 从以上几个例子来看,UPS额定功率的确定都是在感性功率因数为0.8的条件下确定的,也有用感性负载功率因数为0.7的条件确定的(本文未引用这种实例).4 同一台UPS可以用不同的功率因数做条件,标注得不同额定功率值(如上例二).5 各UPS有自己的特性,不同的UPS其特性是不同的.就是同一品牌不同系列UPS其特性也是不一定相同的.6 各种UPS可适用的功率因数范围是不相同的,有的范围窄一些,有的范围宽一些.但在过去一些UPS专著或杂志上发表的文章中,对这个问题有过不少的分析,在业内流传的说法也不少.主要有以下一些认识.认为UPS给出的功率因数是UPS自身的,固有的,是感性的(滞后),它应与负载的功率因数相匹配,才能输出最大功率.即UPS功率因数为0.8(滞后)带功率因数为0.8的容性负载,则输出功率最大.认为UPS的功率因数是滞后的(lagging)是带容性负载.认为在某功率因数下规定的UPS额定功率,计算所得的有功功率和无功功率分量是固定不变的.而用这个数可以去计算其它负载功率因数下的负载量.认为一般UPS不能带感性负载,只有那些在说明书上特别标明有超前功率因数这一项的方可带感性负载. 认为这个功率因数小的比大的好,带非线性负载的能力强,等等.从我们上面说明的UPS输出功率与负载功率因数关系的计算,以及几个品牌UPS给出的数据.可以得出明确的结论.从这里可看出以上所列的这些认识是不正确的.其根本问题还是对UPS的输出电路未进行研究,对电路中这些电流关系不了解,未充分掌握资料以进行分析所造成的.希望我们的介绍能有助于澄清这些问题.。
关于机房UPS功率的计算
摘要本文对通信机房UPS供电系统的设计方案作了探讨，并在UPS容量的确定、后备电池的配置、冗余方式的选择等方面提出了自己的观点。
关键词 UPS 供电系统容量电池冗余智能性1引言计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS（不间断电源）供电系统变得越来越普遍。
一个设计良好的 UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。
因此，如何建立～个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。
本文将从UPS供电系统设计角度对这～问题进行探讨。
2对UPS前级供电系统的要求UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。
但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。
我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面：（1）前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。
一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15％。
电压过低，将使 UPS 备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。
对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压±10%，额定频率±15％，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。
因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。
（2）前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。
原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。
UPS负载功率因数与带载能力的关系
UPS负载功率因数与带载能力的关系一、功率因数的由来自从伏特发明伏打电池以后，直流供电的负载性质是唯一的，即都是电阻性的。
原因是负载上的电流电压是同相的，所以负载上的功率都是有功功率。
正弦波交流电的出现在使用中非纯电阻负载时就发现电流和电压正弦波不同相了，出现了相位差q，如图1所示。
而且图1电压电流不同相的情况还发现在这种负载上的实际功耗比纯电阻时小了，有一部分功率被储存起来了。
这很像力学中的垂直移动做功而水平移动不做功一样。
并研究发现这种实际功耗P是由相位差q的余弦决定的：P=uicosq（1）Q=uisinq（2）而电流乘电压乘q的正弦就是储存的能量Q，此二者的和输入总功率S的关系也正是直角三角形购股弦的关系，即：（3）为了区别这种负载与电阻负载的区别，就起了一个阻抗的名字，即消耗功率的部分是电阻，储存功率的部分称为电抗。
尤其是在纯电感和纯电容负载上这种相位差达到了90deg;，纯电感和纯电容上不被消耗的功率，全部储存载器件里面。
如果后面接上电阻，这些储存的功率就会像电源一样将能量供出去，于是就把这种储存在储能装置中的功率称作无功功率。
可以看出，在电子器件中有三种性质的形式：电阻、电容和电感。
电阻是消耗功率的，电感和电容则是储存功率的。
而且还发现电容上的电流是超前电压的而电感上的电流是滞后于电压的，如图2所示。
这样一来图2电容和电感负载上的电流电压相位情况电容和电感负载上的电流就相差180deg;，这从图2中也可以看出。
这个特点就赋予了二者的互补特性，即二者的电流和电抗可以直接相减（抵消）。
为了两种功率因数有所区别，一般作了这样的规定，在电流超前的功率因数（容性）前面冠以+号，电流滞后的功率因数（感性）前面冠以-号。
在早期的进口UPS中的负载功率因数前面都有一个---号。
二、功率因数的作用如前所述，功率因数是表征负载性质的，一个电路，一个设备做好后，它的性质也就定了。
即对前面的电源来说它是什么性质的都用输入功率因数来表示，因此一个电路或一个设备只有一种性质，就像每个人的身份证号码一样是唯一的。
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•UPS输出功率和负载容量关系探讨
•2011-8-30 14:36:49 作者：UPS应用来源：UPS应用访问:530 评论：
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•UPS额定输出功率是UPS的一个重要参数，也是选择UPS的一个重要指标。
在实际应用中，人们往往将负载功率因数与UPS输出功率因数等同考虑，忽视负载功率因数与UPS功率因数需要进行匹配才能提高UPS效率，造成UPS容量的浪费或容量选择不足问题，影响UPS的正常使用。
UPS额定输出功率是UPS的一个重要参数，也是选择UPS 的一个重要指标。
在实际应用中，人们往往将负载功率因数与UPS 输出功率因数等同考虑，忽视负载功率因数与UPS功率因数需要进行匹配才能提高UPS效率，造成UPS容量的浪费或容量选择不足问题，影响UPS的正常使用。
一、UPS容量的相关因素
与UPS容量相关的电气参数包括额定视在功率(kVA)、额定有功功率(kW)、过载能力和短路能力。
UPS的额定容量是以额定输出的视在功率（kVA）和有功功率（kW）标度的，其输出的功率因数为：PF=kW/kVA
过载能力和短路能力描述了UPS的极限容量，表示UPS在极短时间内所允许的最大工作能力。
选用UPS时还需要考虑UPS安装的环境、容量是否有更新的要求、UPS系统配置所需的电气条件，如：上线电源容量、接地系统、是否有发电机供电等。
二、负载容量的相关因素
负载的容量是由负载类型（线性负载和非线性负载）、额定电压、额定电流、输入功率因数、峰值因数、启动电流、工作时的最大电流等因素决定的。
线性负载在正弦波电压的作用下吸收与电压同频率的正弦波电流，这个电流相对于电压相位差为Φ，线性负载功率因数为PF＝CosΦ。
如标准的照明白炽灯泡、电加热器、阻性负载、电动机、变压器等。
非线性（或失真性）负载在正弦电压的作用下吸收与电压同频率的周期电流，但不是正弦波电流，其电流是基波电流和频率是基波频率整数倍的谐波电流的合成。
包括输入端具有开关型电源来为电子电路供电的所有装置（例如整流器，充电器，开关电源，调光器，变频调速器，电子计算机，感应电炉,荧光灯,微波炉，电视机，
电话，传真机等）。
对于非线性负载，其功率因数PF不等于CosΦ。
三、负载容量的计算
实际上，精确计算负载容量是一个非常复杂的计算过程，这是因为：
(1)负载总容量S不等于各个负载容量之和，即：
S≠S1+S2+S3+...+Sn。
对于线性负载，必须用不同的cosΦ所对应的角度来计算矢量和；而对于非线性负载，则不能用矢量和来进行计算。
(2)负载的合成功率因数PF必须在现场进行实际测量或根据以往的经验进行估算。
(3)负载有功功率是可以直接相加的(不存在相位差)：
P=PF*S=SPFi*Si
(4)对于输出功率因数按0.8设计的UPS，当负载的功率因数PF为0.8时，则UPS有功功率最高为Pn=0.8*Sn；当负载的功率因数PF<0.8时，则UPS有功功率为Pn=PF*Sn。
其中：Sn为UPS 的输出视在功率，Pn为UPS的输出有功功率，P为负载的有功功率。
因此必须选用Pn>P的UPS才能满足要求。
四、UPS容量与负载容量的关系
UPS输出功率因数的大小是由负载性质决定的，负载正常运行时不但要从UPS吸收有功功率，还要吸收无功功率。
负载功率因数低时，所吸收的无功率功率就大，这会增大UPS逆变器的工作难度，增大损耗，影响其可靠性。
由于UPS输出能力的局限性，它不可能满足任意性质负载的要求，而只是约定以计算机类负载的输入功率因数作为其电路设计时限定的最佳输出功率因数指标，一般在0.7或0.8。
当负载的功率因数大于或者小于UPS电路设计时限定的最佳输出功率因数时，UPS 就没有能力输出最大额定功率。
1、UPS的输出功率因数与UPS输出功率的关系
UPS的输出功率因数越低，则带非线性负载的能力就越强，若UPS的输出功率因数做到超前-0.0～+0.0滞后，那么这台UPS就可带任何性质的负载，因为-0.0～+0.0的功率因数包括了0～1功率因数任何性质的负载，比如60KVA的UPS输出功率因数超前0.6～0.9滞后，它的含义就是：当负载功率因数为0.6时，UPS最大输出36KW的有功功率和48KVAR的无功功率；当负载功率因数为0.9时，UPS最大输出54KW的有功功率和26KVAR的无功功率，
有的人认为功率因数0.7和0.8的UPS是一样的。
这是错误的，比如对100KVA的UPS来说，功率因数0.7的UPS可给出无功功率71.4KVAR，而输出功率因数为0.8的UPS，可给出的无功功率为60KVAR。
在带计算机这样的负载时就显出优劣来了。
例如：“奔腾133PC+15”显示器的功耗为170VA，其功率因数范围为0.6～0.7，以功率因数为0.7计算，那么，每台机器需要有功功率为：
P==119W，无功功率Q=121.4VAR，于是两种输出功率因数的UPS 所能提供的无功功率的差为71.4KVAR－60KVAR=11.4KVAR,被Q 除就得93.3（台）。
也就是说：功率因数为0.7的100KVA的UPS 比功率因数为0.8的同容量UPS多带90多台“奔腾133P+15”显示器系统。
简述地讲，当UPS限定的最佳负载功率因数被确定后，如果负载的实际功率因数小于UPS限定的最佳负载功率因数时，UPS就满足不了负载的无功功率要求，它的实际带载能力由它的无功功率的输出能力决定：如果负载的实际功率因数大于UPS限定的最佳负载功率因数时，UPS就满足不了负载的有功功率要求，它的实际带载能力由它最大的有功功率输出能力决定。
在这两种情况下都必须
2、负载功率因数与负载需要的功率的关系
在负载的功率因数确定后，它所要吸收的有功功率和无功功率的比例是固定不变的。
也就是说，在UPS给出的有功功率（或无功功率）不能满足负载的有功功率（或无功功率）的要求时，负载实际吸收的无功功率（或有功功率）也会按功率因数比例关系下降的。
见下表：
3、负载功率因数和UPS输出功率的关系
在UPS确定了最佳负载功率因数后，即确定了它的输出最大有功功率和无功功率，而其实输出的有功功率和无功功率的比例关系则由负载功率因数确定，而不是由UPS确定的最佳负载功率因数确定。
只有负载的实际功率因数与UPS限定的最佳负载功率因数相同时，UPS的输出功率才能达到100%。
负载的实际功率因数大于UPS限定的最佳负载功率因数时，传输给负载的有功功率受到限制（达到最大值），因负载功率因数是固定不变的，所以UPS输出的无功功率也要下降，结果使UPS输出总容量下降，即降额使用。
反之，当负载的实际功率因数小于UPS 限定的最佳负载功率因数时，输出给负载的无功功率受到限制（达到最大值），因负载功率因数是不变的，所以UPS输出的有功功率也要下降，结果也是使UPS输出容量下降，即降额使用。
当UPS限定的最佳负载功率因数为1时，这是一种理想的特殊情况。
在这种情况下，只有负载功率因数也为1（纯电阻性负载）时，UPS才全额输出；否则当负载的功率因数不为1时，它需要一定的无功功率，而UPS又不能给出，在负载功率因数确定的情况下没有无功功率输出，自然也就没有有功功率输出，这意味着负载不能正常运行。
表3在不同实际负载功率因数下UPS的输出功率
UPS额定输出功率因数是在某一负载功率因数下确定的，不同负载功率因数下UPS的输出功率值是不同的，各种UPS有自己的规律。
大多数UPS功率容量设计有一定的余量，它所限定最佳负载功率因数实际上是一贯范围，而不是一个固定的值。
同一台UPS可以用不同的功率因数为条件，标注成不同的额定功率值。
各种UPS可适用的负载功率因数范围是不相同的，一般是在感性功率因数为0.8的条件下确定的。
大多数UPS功率容量设计有一定的余量，虽然实际负载的功率因数超出了UPS限定的最佳负载功率因数范围，但是，由于负载量很小，甚至只有UPS额定容量30%-50%，所以功率因数匹配的问
题并不突出。
但当负载容量较大，实际的负载功率因数又超出了UPS限定的最佳负载功率因数范围，系统仍然能正常工作，只是此时UPS逆变器的工作状态可能超出实际的正常工作范围，这种情况对UPS逆变器工作的可靠性是极为不利的。
责任编辑宏志。