在机房工程中，配置UPS供电系统是十分必要的，UPS设备容量的选择一般按重要负载的功率大小确定。因而其前级电源容量，不论是变压器或柴油发电机，与UPS的容量也有对应的比例关系，这种比例关系直接决定系统配置是否合理可靠。过大造成浪费，过小系统不能满足带满载要求且系统运行不稳定。在以往的工作中，这种比例关系是比较模糊的，或者说没有引起足够的重视。可能有些场合不需要准确地计算UPS前级电源的容量，但作为系统设计者或有关技术人员心目中对此应有清楚的概念，而不是糊涂的概念，更不能一无所知。为此，笔者根据自己的工作实践和掌握的理论，首先叙及UPS与其前级柴油发电机之间容量关系的计算方法。

1、UPS的前级电源是柴油发电机
　　
首先确定UPS输入与输出之间的容量关系Si/So。从某知名品牌的UPS资料(80、120、160、200kVA)得知，对于6脉冲整流，电池浮充电时比值为1.I1，均充对比值为1.38,1.11—1.38，取最大值为1.38。

对于12脉冲整流，电池浮充电对比值为1.05,均充对比值为1.3,1.05—1.3，取最大值为1.3。

即Si/So-1.38(6脉冲整流时),Si/So=1.3(12脉冲整流时)。这里面包含了对电池充电的能量;但目前有些UPS具有在柴油发电机工作时禁止向电池充电的功能。这样就只需考虑UPS的传递效率ηups。

一般UPS具有逆变器1.5倍过载1min的指标，旁路会更高些。如果考虑允许输出1.5倍过载lmin,则Si/So=1.5/ηups。一般UPS满载时的整机效率为92%，这样，Si/So,=1.5/0.92=1.63，所以一般取UPS额定输出容量的1.63倍，就基本上满足了UPS对前级变压器或柴油发电机容量的要求。

以上是UPS输入/输出容量比值关系。但大多数UPS输入端是晶闸管整流方式或其它整流方式。对于电网来说，它们是非线性负载，会对电网产生谐波电流，该谐波电流通过电网内部的阻抗产生阻抗压降，进而引起电网的容量损失，这部分损失必然耍由电网承担。如果是柴油发电机，就应在选型时考虑对这部分损耗的补偿。另外，UPS输人电流中基波部分也会通过前级电源的内阻抗产生损耗sUPS输入功率因数体现UPS要从前级电源获取有功功率的大小，它和前级电源的输出功率因数也会有对应关系。为此，计算中要加入谐波电流及基波电流引起的损耗，且还要考虑UPS输入功率因数的影响。

对于变压器副边回路，因为U2=E2-I2×Z2，I2U2=I2E2-I22×Z2，接上UPS负载时，回路方程为I2E2=I2U2+I22×Z2=1.5S0/ηUPS+I22×Z2,

如果考虑UPS输入谐波(harmonics)电流的影响，因为Z2h=r2+jnx2，Z2h=√[(r2)2+(nx2)2]=n√[(r2/n)2+(x2)2],Z2=√[(r2)2+(x2)2]。由于x≥r，(例:S7-800kVA变压器，连接方式:D.YN11，其r2=2.95mΩ,x2=10.61mΩ),所以可令Z2h≈nz2，,设UPS输入的谐波量为h%，这样

√3I2E2=1.5S0/ηups+√3I22×Z2+√3（h%I2）2Z2h

=1.5S0/ηups+√3I22×Z2+（h%I2）2nZ2

=1.5S0/ηups+√3I22×Z2[1+n（h%）2]（1）

又因I2×Z2=Uk%U1，I22×Z2=I2Uk%U1，I1/I2=W2/W1=1/K，则√3I22×Z2=√3KI1Uk%U1=KUk%S1，S2=√3I2E2，ηTRS1=S2，代入（1），有

S2=1.5S0/ηups+KUk%[1+n(h%)2/ηTR]}(2)

当UPS的前级电源是柴油发电机时，由于它没有原副绕组之分，可认为公式中ηTR=1，K=1，有

SGD1=1.5S0/{ηups[1-Uk%[1+n(h%)2]}(3)

如果再考虑柴油发电机的功率因数影响，有FGD1SGD2=FupsSGD1,即SGD2=FupsSGD1/FFGD1,整理后得

SGD2=1.5FupsS0/{FGDηups[1-Uk%[1+n(h%)2]}(4)

如果柴油发电机工作时不允许UPS有1.5倍过载，则公式为

SGD2=FupsS0/{FGD1ηups[1-Uk%[1+n(h%)2]}(5)

式中：

I1——变压器原边额定电流，A,

I2——变压器副边额定电流，A,

z2——电网变压器副边内阻抗有效值，u;

Z2——电网变压器副边内阻抗复数值，0,

一一2

Z2h——对于谐波的变压器副边内阻抗复数值，Q.-

Z2h——对于谐波的变压器副边内阻抗有效值，

E2——变压器副边电势，V；

U1——变压器原边额定电压，V；

U2——变压器副边额定电压，V；

n——谐波次数；

Uk%——变压器或油机阻抗电压百分数，%；

K——变压器变比；

S1——变压器原边额定容量，kVA,

S2——变压器副边额定容量，kVA,

ηTR——变压器效率；

Si——UPS额定输入容量，视在功率kVA；

S0——UPS额定输出容量，视在功率kVA,

ηUPS——UPS整机效率;

ST——考虑变压器的功率因数后自身的额定输出容量，视在功率kVA;

SGD——柴油发电机对UPS应输出容量（包括基波、谐波损耗的容量），视在功率kVA;

SGD2——考虑柴油发电机的功率因数后自身的输出额定容量，视在功率kVA;

SR——UPS对电网变压器的谐波电流通过其阻抗引起的容量损耗，kVA；

SGDR——UPS的谐波电流通过柴油发电机阻抗引起的容量损耗，kVA；

FUPS——UPS的输大功率因数；

FGD——柴油发电机的负载功率因数；

从以上公式中可看出:Fups、h%、n、Uk愈大，则SGD2也愈大。就是说，UPS的输入功率因数愈高，意味着它从前级电源获取的有功功率就愈大，因而当产有机发电的功率因数确定后就要有较大的柴油发电机容量相适应才行;同样，谐波量、谐波次数、阻抗压降愈大，它对电网产生的损耗也大。而FGD1大，则SGD2就小，就是说，柴油发电机的负载功率因数愈高，意味着它能给出的有功功率就愈大，因而当UPS的输大功率因数确定后满足所需有功功率时的无功功率就可减少，柴油发电机的视在功率就小。提高UPS的整机效率ηUPS对于减少柴油发电机容量也有直接的影响。