目前,UPS广泛应用于通讯、金融、政府、医疗、教育、工业、安防监控等领域,随着信息化的发展进程,UPS的作用变得越来越重要,功率也越来越大。同时,UPS对电网所产生的谐波污染问题日趋严重。

　　1 谐波的定义

　　随着电力电子技术的发展,大功率普通晶闸管VTH、门极可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管MOSFET、电力晶体管GTR、IGBT等技术的广泛应用,大量非线性负载的增加,使得电力系统波形严重畸变。

　　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n即是谐波次数。一般指从2次到50次范围,如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。

　　目前中大功率三进三出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。

　　中大型三进三出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μ进行计算。电流畸变系数μ如下式所示。