UPSと発電機のセットとの適合性を実証する
インターネットの急速な発展に伴い、データセンター内の高出力UPSおよび発電機の需要が急速に増加しており、いくつかの新たな問題が生じています。 本論文では、UPS入力の力率と発電機への入力フィルタの影響を理論的に解析し、問題の原因を明らかにするために実際の事例を説明し、解決策を見つける。
発電機セットとUPSの1つのマッチング問題
UPS電源システムの製造者および使用者は、発電機セットとUPSとの間の整合した問題、特に整流器によって生成される現在の高調波が、発電機セットの電圧レギュレータおよび同期UPSの回路に接続します。 その影響は非常に明白です。 したがって、技術者は入力フィルタを設計し、UPSに適用して、UPSアプリケーションの現在の高調波をうまく制御しました。 これらのフィルタは、UPSと発電機セットとの互換性において重要な役割を果たします。
実質的にすべての入力フィルタは、コンデンサとインダクタを使用してUPS入力の破壊的な高調波を吸収します。 入力フィルタの設計では、UPS回路に固有の可能な最大高調波ひずみのパーセンテージと最大負荷時のパーセンテージが考慮されます。 ほとんどのフィルタのもう一つの利点は、負荷時のUPSの入力力率を高めることです。 しかしながら、入力フィルタの適用の別の結果は、UPSの全体効率が低下することである。 ほとんどのフィルタはUPSの約1％を消費します。 入力フィルタの設計は、常に好ましい要因と好ましくない要因との間のバランスを求めてきた。
最近のUPSエンジニアは、UPSシステムの効率を最大限にするために、入力フィルタの消費電力を改善しました。 フィルタ効率の向上は、IGBT（絶縁ゲート・レベル・トランジスタ）技術のUPS設計への応用に大きく依存します。 IGBTインバータの効率が高いため、UPSの再設計が行われています。 入力フィルタは、有効電力のわずかな部分を吸収しながら、特定の現在の高調波を吸収することができます。 要約すると、フィルタの容量係数に対する誘導係数の比が小さくなり、UPSのサイズと効率が低下します。 UPSと発電機の互換性の問題が再び発生しました。
2力率問題
多くの場合、人々は全負荷または全負荷近くでUPSの動作状態に注意を払う。 ほとんどのエンジニアは、全負荷時のUPSの動作特性、特に入力フィルタの特性を理解していますが、無負荷時または無負荷時にフィルタの状態に関心を持つ人はほとんどいません。 結局のところ、UPSとその電気システムは、軽負荷条件下では現在の高調波にほとんど影響を与えません。 ただし、無停電電源装置の動作パラメータ、特に入力力率は、UPSと発電機との互換性にとって重要です。
新しく設計された入力フィルタは、現在の高調波を低減し、全負荷時の力率を向上させる優れた効果を発揮します。 しかし、無負荷または非常に小さい負荷条件では、特に5％の最大電流歪みを満たす容量性リードの力率が非常に低くなります。 一般に、ほとんどのUPSシステムの入力フィルタは、負荷が25％未満の場合に大きな力率低下を引き起こす可能性があります。 それにもかかわらず、入力力率はめったに30％未満ではなく、理想容量性負荷に近い2％未満の無負荷力率に達したシステムもあります。
この状況は、UPSの出力と負荷には影響しません。また、主変圧器や送変電システムにも影響はありません。 しかし、発電機は異なっている。 経験豊富なジェネレータエンジニアは、容量性負荷が大きいときにジェネレータが適切に動作しないことを認識しています。 力率の低い負荷（通常は容量の15％〜20％未満）に接続すると、システムの不均衡により発電機が停止することがあります。 幹線停電後にこのようなシャットダウンが発生すると、UPSシステムの負荷を駆動する緊急発電機システムは致命的な事故を引き起こす。 停止時間は、次の2つの理由により、重大な負荷に対して危険をもたらす。（1）発電機を手動で再始動する必要があり、UPSのバッテリ放電が終了する前でなければならない。 （2）発電機がシャットダウンする前にシステムの「過電圧」を引き起こす可能性があるため、通信機器、火災警報システム、監視ネットワーク、さらにはUPSモジュールが損傷する可能性があります。
事態を悪化させるために、事故の後、責任を区別し、問題を特定し、それを修正することは困難です。 UPSシステムは良好な状態であり、他の場所でも同じ機器に同様の問題が発生していることをメーカーは指摘しました。 発電機の製造元は、それが負荷の問題であり、問題を解決するために発電機を調整できないと言いました。 同時に、ユーザーエンジニアは仕様を説明し、お互いに互換性を持たせたいと考えています。 なぜ事故が発生するのか、それを回避する方法（または重要なアプリケーションで解決策を見つける方法）を理解するには、まず、発電機と負荷の間の作用関係を理解する必要があります。
