UPS有两个功率因数值输入功率因数和输出功率因数输入功率因数.doc

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1、ＵＰＳ有两个功率因数值：输入功率因数和输出功率因数。输入功率因数表示ＵＰＳ对电网有功功率吸收的能力及对电网影响的程度；输出功率因数表示ＵＰＳ对非线性负载的适应能力。当然，对输入功率因数的要求是越高越好，而ＵＰＳ的输出功率因数却不一定越大越好，现就这个问题进行讨论。１　基本概念·视在功率：即交流电压和交流电流的乘积。ＵＰＳ说明书上的功率伏安值就是指ＵＰＳ的额定输出电压和额定输出电流的乘积，用公式表示为：Ｓ＝ＵＩ式中，Ｓ是ＵＰＳ的额定输出功率，单位是ＶＡ（伏安）；Ｕ是ＵＰＳ的额定输出电压，单位是Ｖ如２２０Ｖ３８０Ｖ等；

2、Ｉ是ＵＰＳ的额定输出电流，单位是Ａ。视在功率包括两部分：有功功率（Ｐ）和无功功率（Ｑ）。·有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮，使电机转动，使电子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在功率的一部分，用式表示：Ｐ＝Ｓｃｏｓθ＝ＵＩｃｏｓθ＝ＵＩ·Ｆ式中，Ｐ是有功功率，单位是Ｗ（瓦）；Ｆ＝ｃｏｓθ被称为功率因数，而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。功率因数表征着ＵＰＳ输出有功功率的能力。·无功功率是储藏在电

3、路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Ｑ＝Ｓｓｉｎθ＝ＵＩｓｉｎθ式中，Ｑ为无功功率，单位是ｖａｒ（乏）。对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。既然无功功率不做功，要它何用！于是他们当然就认为功率因数为１的电源最好。因为它能给出最大输出功率，当然也就认为ＵＰＳ输出功率因数小了就不好。然而，实际情况并非如此。假如有一台计算机，当交流市电输入后进行整流，就得到图１中ＵＤＣ的脉动直流电压，若不将脉动电压进行任何加工，就直接

4、提供给计算机电路，毫无疑问，电路根本无法正常工作。虽然这时计算机的功率因数接近于１，可这又有何用呢。为了让计算机电路能正常工作，必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整流器后面的滤波电容器Ｃ来完成。这个滤波器就像一个水库，电容器里面必须储存足够数量的电荷，在整流半波之间的空白时，使电路上的工作电压仍不间断，能保持正常电平。换句话说，即使在两个脉动半波之间无输入电能时，Ｕｃ的电压电平也无显著的变化，这个功能是靠电容器内的储能来实现的，储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。所以说，计算机是靠无

5、功功率的支持，才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。因此可以说，计算机不但需要有功功率，也需要无功功率，两者缺一不可！３　ＵＰＳ的输出功率因数并不是越大越好ＵＰＳ很少被用来照明或带电热器之类的线性负载，绝大多数用作像计算机或类似计算机的电子设备供电。这类设备一般都在内部设置了ＰＷＭ电源，而这种电源的特点就是直接将输入市电整流滤波。如前所述，这些设备对市电（或ＵＰＳ输出）构成了非线性负载，功率因数Ｆ＝０．６～０．７。为了使ＵＰＳ和计算机匹配，ＵＰＳ最好也具有功率因数０．６～０．７的值，如美国的ＡＰＣ、瑞士的ＩＭＥＬ

6、和ＩＭ０６１等都具有这样的输出功率因数。功率因数是大了好还是小了好呢？为说明这个问题，可以看一下图２的逆变器。输出特性与功率因数的关系，也就是ＵＰＳ输出与功率因数的关系。（１）当功率因数Ｆ＝１时ＵＰＳ只能输出额定容量的８０％，而且这是有功功率，这时的无功功率为０，对计算机这样的非线性负载而言，显然无法应用。众所周知，一个电源输出最大功率的条件是电源内阻和负载电阻值相等。比如从理想和极端的情况看，１ｋＶＡＵＰＳ的负载电阻是Ｒ＝Ｕ２／Ｐ＝２２０２／１０００＝４８．４Ω那么电源内阻也是４８．４Ω，而且是纯电阻，莫说带脉冲

7、负载，就是电流稍有变化，也会造成输出电压Ｕ的大幅度变化。比如电流增加１Ａ，则输出电压就会下降：Ｕ＝４８．４×１＝４８．４（Ｖ）因此像图１中电流Ｉ波形更无法适应。因为计算机向ＵＰＳ索取的脉冲电流幅度为其平均电流的３倍以上。在这样的脉冲负载下，电源将无法正常供电。当然，这只是一个极端的例子，实际中情况要好得多。故功率因数Ｆ＝１的情况下，如果这个因数只仅仅是１而无变化余地，那麽就只能带线性电阻负载，且过载能力较差。总之，Ｆ＝１的ＵＰＳ，一般说来，对输入功率因数尚未校正过的计算机负载而言，没有什么实际使用价值。比如计算机功率因

8、数取平均值０．６５，设１０ｋＶＡ的ＵＰＳ在Ｆ＝１时仅能输出功率为８０００Ｗ（ＶＡ），如果带４０台功率为２００Ｗ的计算机，乍看起来正好满载，其实不然，还有无功功率未计入，若计入后，视在功率Ｓ＝Ｐ／Ｆ＝８０００／０．６５＝１２３０８（ＶＡ）＝１．２３ｋＶＡ所以，上述情况已过载２３％了。而且Ｆ为１时，ＵＰＳ也并不能将１００％的ＶＡ值变