UPS電源和柴油發(fā)電機不兼容的原因主要是UPS的輸入諧波電流引起的輸入功率因數(shù)低而造成的，再一個就是發(fā)電機的內(nèi)阻抗大。傳統(tǒng)的解決方案是將發(fā)電機降額使用，使發(fā)電機有足夠的容量來補償由UPS的輸入諧波電流而引起的無功功率，發(fā)電機所帶負載的功耗大約為其額定容量的30%左右。顯然，這屬于一種”大馬拉小車”的現(xiàn)象，是不經(jīng)濟的，而且柴油發(fā)電機工作在小負荷狀態(tài)，使柴油發(fā)電機組更容易產(chǎn)生故障，降低了柴油發(fā)電機組的工作可靠性，其原因是柴油發(fā)電機機在小負荷下長期工作，氣缸內(nèi)溫度較低，正常進人氣缸內(nèi)的潤滑油不能完全燃燒，而燃油也不能充分燃燒，造成活塞環(huán)處、噴油嘴處積炭嚴重，氣缸磨損加劇，因而使上述部位加速故障的產(chǎn)生，使柴油機工作性能下降，排氣冒黑煙。柴油發(fā)電機組要求負載必須在60%以上額定負載的情況下工作，對柴油發(fā)電機才較為有利�？梢钥闯觯�采用柴油發(fā)電機降額方案來解決問題不是一種根本解決問題的方法，根本解決問題的方法應(yīng)該是對UPS輸入端的功率因數(shù)進行校正（PFC），使UPS接近于一個線性負載，對電網(wǎng)或發(fā)電機產(chǎn)生很小的諧波電流。

有源功率因數(shù)校正

功率因數(shù)校正分無源校正和有源校正，有源功率因數(shù)校正通常是在整流器后接一個升壓型變換器，圖3，該方法校正效果好，校正后，輸入電流接近于一個正弦波，功率因數(shù)可達到0.99，諧波電流可以減小到5%以內(nèi)。但該方法由于多用了一級變換器，UPS的可靠性就會下降，在大功率UPS中顯得更為突出，所以有源功率因數(shù)校正一般用于單相輸入的小功率UPS中（25kVA以下），對于三相輸入的大、中功率的UPS通常采用無源校正的方法。

LC無源濾波器校正

由于這種濾波器僅用了LC元件，將它并聯(lián)在整流器的輸入端，對UPS電源的可靠性沒有什么影響，對于三相6脈沖的整流器，其諧波電流主要為5、7次諧波，將濾波器設(shè)計為對幅度最大的5次諧波電流的阻抗為零，對7次諧波電流的阻抗很低，因此，5次和7次諧波電流基本流進了濾波器，而不會反送給柴油發(fā)電機，引起發(fā)電機輸出電壓失真。這種方法簡單，濾波效果也很好，諧波電流總THD可以減小到10%以內(nèi)，功率因數(shù)可以達到0.95。但缺點是由于加了濾波器，加大了UPS的體積和重量，但UPS的體積和重量大一點并沒有太大的關(guān)系，關(guān)鍵是要求可靠性高，所以這種LC濾波器校正功率因數(shù)的方法在三相輸入的大、中功率UPS中得到了廣泛的應(yīng)用。

LC無源濾波器存在的問題

由于UPS輕載時的輸入諧波電流對交流電源系統(tǒng)影響很小，甚至可以忽略，我們設(shè)計的LC濾波器主要考慮UPS滿載時輸入諧波電流的抑制和改善輸入功率因數(shù)的性能，因此，有無源濾波器的UPS在空載和輕載時往往呈現(xiàn)特別低的超前功率因數(shù)，即為電容性負載，這種情況對市電的變壓器沒有什么影響，但是，柴油發(fā)電機給電容負載供電時可能出現(xiàn)輸出電壓過高或無激磁而關(guān)機，造成供電系統(tǒng)嚴重故障。下面我們來分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，圖5是發(fā)電機供電系統(tǒng)簡化電路圖，U1是發(fā)電機的電勢，U1的大小取決于發(fā)電機的激磁電流。Zs是發(fā)電機定子的阻抗，Z是負載的阻抗，Us是發(fā)電機的輸出電壓，I是負載電流。

因為發(fā)電機的電勢必須等于發(fā)電機內(nèi)部阻抗和外部負載阻抗的壓降之和，因此，可以調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器改變發(fā)電機電勢U.來控制發(fā)電機的輸出電壓。圖5c是發(fā)電機給純電容性負載供電時的向量圖，其中電流向量I超前電壓向量Us90°，內(nèi)部電壓降IZs的相位與電感性負載時相反，結(jié)果發(fā)電機發(fā)出的電勢U1比輸出的電壓Us小，也就是說，較小的電勢U1就能產(chǎn)生很大的輸出電壓Us。

在這種情況下，為了維持發(fā)電機輸出電壓Us恒定，電壓調(diào)節(jié)器必須大大地減小轉(zhuǎn)子激磁電流以減小發(fā)電機電勢U1，但是因為發(fā)電機轉(zhuǎn)子都有一定的剩磁，即使電壓調(diào)節(jié)器完全關(guān)閉，仍有足夠的磁場產(chǎn)生輸出電壓，所以電壓調(diào)節(jié)器不可能有足夠的調(diào)節(jié)范圍完全控制輸出電壓。這將導(dǎo)致輸出過壓，或者電壓調(diào)節(jié)器關(guān)閉，最終使發(fā)電機關(guān)閉。因此，柴油發(fā)電機帶電容性負載時不能正常工作。UPS在空載或輕載時屬于電容性負載，圖5c的情況是實際存在的。顯然，要解決上述問題，必須對UPS在空載和輕載時的輸入功率因數(shù)進行調(diào)節(jié)。具體解決問題的方法為：

1、在發(fā)電機所帶的負載包括UPS和機房空調(diào)的情況下，可先將空調(diào)設(shè)備加到發(fā)電機上，具體方法可在UPS的輸入電路上接一個延時繼電器，以延緩UPS負載電力的接通。

2、采用帶接觸器的UPS輸入濾波器，當UPS輕載時通過接觸器自動斷開濾波器。

UPS電源和柴油發(fā)電機選型的建議

上文中我們分析了UPS和柴油發(fā)電機不匹配的原因，并分析了解決問題的方法，因此，在工程設(shè)計時，只要慎重考慮UPS和柴油發(fā)電機選型的技術(shù)要求，可以避免它們之間的不匹配，建議如下：

1、對于三相輸入的UPS輸入功率因數(shù)不小0.95，THD應(yīng)小于l0%，如果達不到這個要求，就需加裝濾波器。并且輸入濾波器應(yīng)帶接入和斷開的接觸器，以確保濾波器的電容器不會造成柴油發(fā)電機輸出電壓過高或電壓調(diào)節(jié)器關(guān)閉。UPS的整流器在輸入電源頻率變化范圍小于±10%、輸入電源頻率變化率小于5Hz/s應(yīng)能正常工作。

2、發(fā)電機輸出的頻率變換范圍應(yīng)小于±l0%，輸出電源頻率變化率小于5Hz/s。

3、選擇的柴油發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器（AVR）應(yīng)不受機組輸出電壓波形失真的影響，內(nèi)阻應(yīng)較小。如PMG（永磁發(fā)電機）激勵式同步交流發(fā)電機。

4、在滿足上述要求時，發(fā)電機的容量可按UPS滿載加蓄電池充電時UPS的輸入功率的l.3～1.5倍考慮。

5、由于蓄電池的容量越大，則蓄電池的充電功率也就越大，相應(yīng)地發(fā)電機需求的容量也就要求越大，這樣會導(dǎo)致成本增加；而且，蓄電池的充電功率越大，則占總負荷的比重也就越大，在充電結(jié)束時，發(fā)電機就可能工作在輕載狀態(tài)，這樣運行對發(fā)電機也是非常不利的。所以不要將UPS蓄電池的容量選得太大，通常能保證UPS電源工作l0—30分鐘就行，停電時主要靠發(fā)電機供電。