数据中心输入配电系统及整流器浅析

　　

UPS 输入功率因数低的主要原因在于输入部分的电路结构和工作方式。现代的整流充电

器分降压型和升压型两种，降压型主要用于

UPS 电池组电压低于输入交流峰值电压一定值

的情况，而升压型主要用于

UPS 电池组电压高于输入交流峰值电压的情况。

　　一、

 输入配电系统

　　在数据中心的

UPS 供电系统中，输入电路一个最重要的指标就是输入功率因数。输入

功率因数低会造成成下面的不利影响：
　　

(1) 导致输入供电线路上各环节的早期老画

　　输入功率因数低的原因是输入谐波电流成分含量大，谐波电流经过输入电缆时，使电
缆产生附加发热量，导致电缆外皮材料长期发热、变软、变脆、变酥、变碎

;谐波电流经过输入

断路器

(开关)时，开关出点由于长期发热而导致接触不良，一个正反馈的效应是开关过早

时效

;谐波电流经过输入保险丝时，由于长期的附加发热而导致熔丝变软、下垂(使整个保险

丝粗细变得不均与

)、自然断裂而引起断电。

　　

(2) 不能充分利用输入功率

　　由于输入功率中含有大量的无功分量，有功功率被吸收，无功功率在电缆中往复流动
使正常的有效电流通道变窄，由于线路的

“拥挤”而使单位截面积伤的电流密度加大，功耗

加大。根据欧姆定律。导线上的功耗

P 为

　　

P=I2R

　　由上式可以看出，线路上的功耗和电流

I 的平方值成正比，与导线的电阻 R 成正比，

而发热量又是功耗

P 和时间 T 的函数，即

　　

Q=0.24Pt

　　这样一个长期效应造成了电力的浪费。
　　

(3) 对供电电网产生干扰

　　输入电路是可控硅

(闸流管)整流器时，由于可控硅的开启往往伴随着高压电和大电流 ，

不但破坏了输入电压波形，而且还形成很强的传到干扰和辐射干扰，应系那个了同一线路
上其他用电设备的正常运行。
　　

(4) 使前置发电机的装机功率成几倍增大

　　输入功率因数低

(一般未经补偿的值为功率用单相二极管整流器的 0.6，较大功率用三

相可控硅全波整流

——6 脉冲整流的 0.8)，可导致前置发电机的装机功率至少 3 倍于 UPS

的额定功率。
　　二、工频整流器与高频整流器
　　由前面的讨论可以看出，

UPS 输入功率因数低的主要原因在于输入部分的电路结构和

工作方式。现代的整流充电器分降压型和升压型两种，降压型主要用于

UPS 电池组电压低

于输入交流峰值电压一定值的情况，而升压型主要用于

UPS 电池组电压高于输入交流峰值

电压的情况。
　　

1. 工频降压整流器

　　降压整流器有工频和高频之分，而工频又有稳压和不稳压之分。下面以

UPS 中应用最