1、UPS標準中功率因數的概念 由信息產業部制定的UPS通信行業標準YDT10952000通信用不間斷電源UPS中有兩處與功率因數有關的概念，即輸入功率因數和輸出功率因數。在1987年GB726087不間斷電源設備標準中，對“負載功率因數”有如下定義：理想正弦波電壓情況下，有功功率對視在功率之比。并在之后的技術要求中規定，在正弦波條件下，負載功率因數為0.70.9（滯后），額定為0.9。在1993年GBT1471593信息技術設備用不間斷電源通用技術條件標準中也提出了負載功率因數的概念，并在術語部分做出與1987年標準相同的解釋。但在之后的技術要求中，負載功率因數的指標定為0.8。這兩個標準中，“

2、UPS功率因數”的概念還沒有出現，只對UPS負載的功率因數提出了不同的要求。這可能和當時UPS的應用不多，國內對UPS的各項技術掌握不夠全面有關。UPS作為供電系統中的中間環節，它本身具有雙重性格：對于上一級供電設備（電網），它是一個交流負載；而對于下一級負載，它是一個交流電源，是電網的一部分。如果把UPS與UPS的負載當成一個整體，作為上一級電網的交流負載出現時，它的功率因數由兩部分決定：UPS負載的功率因數和UPS的電路結構形式。這時的功率因數，我們現在叫做“UPS輸入功率因數”。后備式和在線互動式UPS的輸入功率因數等于UPS輸出負載的功率因數，他們本身不產生附加的功率因數失真。傳統雙變

3、換在線式UPS由于輸入側的變換器是整流濾波電路，它的輸入功率因數較低，小于0.8，并且和UPS輸出端的負載性質無關。雙變換式UPS附加有源功率因數校正電路（PFC）后，輸入功率因數可達0.99，且不受UPS輸出端負載性質影響。在2001年YDT10952000通信用不間斷電源UPS標準中，使用了輸入功率因數的概念，在電氣性能技術要求中，分三個等級分別給出了指標，并提出了試驗方法。另一個概念，“輸出功率因數”也出現了在電氣性能技術要求中給出指標：輸出功率因數0.8。并在輸出功率因數的試驗方法中提到：“調節非線性負載的輸入功率因數在小范圍內變化，由電力多功能分析儀測得非線性負載的輸入功率因數應符合

4、技術要求的規定，并使得UPS輸出達到額定容量，UPS能正常工作。”顯然在這里測得的數據是UPS負載的功率因數，這個數據的范圍是用來衡量UPS輸出能力大小的。首先，功率因數這個概念是針對負載而言的，非線性負載中，電流和電壓出現相位差，導致負載和電源間吞吐互換的無功功率，功率因數cos反映了負載從電源中獲取有功功率的能力。對UPS來說，UPS的輸入功率因數反映了UPS從電網中獲取有功功率的能力，也可以衡量UPS對電網的污染程度。功率因數越大，獲取有功功率的能力越強，對電網的污染程度越小。UPS的“輸出功率因數”這個概念是衡量UPS輸出能力的一個指標。顯然，這里UPS是作為負載的供電設備出現的，而功

5、率因數這個概念是專為負載量身定做的，它反映的是負載的某些性質。于是我們借用功率因數的概念加上輸出兩字，來描述作為供電設備的UPS的輸出能力。例如，UPS的輸出功率因數的大小是由UPS負載的功率因數決定的，我們認為負載功率因數越大，它獲得有功功率的能力越強，但是由負載功率因數決定的輸出功率因數越大，表示UPS的輸出能力越小。作為一項衡量UPS輸出能力的技術指標，“由于UPS輸出能力有限，不可能滿足任意非線性負載的要求，約定以計算機類負載的輸入功率因數作為UPS的輸出功率因數指標，約定0.8。”這樣，用一個由UPS負載性質決定，而不是由它本身決定的技術指標，來衡量UPS輸出能力的好壞，而又以計算機

6、類設備為默認的負載，那么輸出功率因數0.8這個指標的意義不便于理解。輸出功率因數是一個容易引起岐義的概念，既然UPS輸出功率因數的大小由負載的功率因數決定，那么直接用負載功率因數的概念來衡量UPS的輸出能力更為清晰。如果使用輸出功率因數這個概念，就必須賦予它明確的定義。UPS功率因數及負載性質UPS是針對計算機、通訊設備、控制系統等精密設備而設計制造的可靠電源系統,適用于0中斷要求場合的應用。使用UPS供電時需要注意負載性質是否匹配,另外，有些負載是不可以使用UPS供電的。以下首先介紹幾個基本概念。1. 有功功率、無功功率、視在功率、功率因數及峰值因子的概念有功功率：可以轉化成其他形式能量（熱

7、、光、動能）的能量。以P來表示，單位為W。一般來說，有功功率是相對于純阻性負載來說的。 無功功率：功率從能量源傳遞到負載并能反映功率交換情況的功率就是無功功率。以Q來表示，單位為Var。它的產生是由于感性負載、容性負載、以及電壓和電流的失真。這種功率可導致額外的電流損失。 視在功率：有功功率和無功功率的幾何之和（即平方和的均方根），它用來表示電氣設備的容量。以S來表示，單位為VA。 功率因數：正弦交流電壓與電流的相位差稱為功率因數角，以來表示，沒有單位，而這個功率因數角的余弦值稱為功率因數。它決定于電路元件參數和工作頻率，純電阻電路的功率因數為1，純電感電容電路的功率因數為0。功率因數cosi

8、ne=P/S。 峰值因數：如右圖所示，藍色正弦波為電壓波形，紅色為電流波形。峰值因數是指電流瞬時值的峰值與其有效值的比值。它用來描述沖擊電流。如果供電設備的峰值因數越高，表明設備抗沖擊能力越強。通常UPS的峰值因數為3：1，適合電腦等非線性負載在正常工作中的峰值因數要求。但當沖擊較大時，UPS等供電設備的電流容量乘于3后還不足以滿足負載的瞬間電流要求。在這種情況下需要考慮增加供電設備的容量，從而提高電流提供能力。通常計算機負載在開機時會產生超出平常多倍的大沖擊電流。通常超過UPS的峰值因數提供能力，因此在選擇UPS容量時需要考慮負載波動及沖擊余量，適當增大UPS容量以抵御負載的波動，選擇UPS

9、容量余量為： UPS容量(VA數)：計算機負載容量(VA數) = 1：0.7而對于某些特殊負載而言，在起動或工作過程中會產生很強的沖擊電流，負載容量瞬間升高數倍(有時高達6倍)。對于此種負載應在普通容量余量比例基礎上進一步加大余量。正確的容量配比對UPS的正常穩定工作及UPS的工作壽命影響很大，經常工作在滿載或過載狀態下的UPS系統故障的機會源源高于正確容量配比的UPS電源。2. UPS負載性質負載性質的種類線性負載非線性負載阻性負載 或 功率因數已校正負載感性負載容性負載帶有電解電容的整流濾波型負載不同負載的主要特性選項電壓與電流相差沖擊電流電流失真功率因數峰值因數有功功率無功功率負載類型線

10、性阻性負載及功率因數已校正負載無中等無cos = 11.4100%無非線性帶有電解電容的整流濾波負載無高高cos0.722.8約70%約70%線性感性負載（電機、空調）有高無cos0.8約1.4約80%60%線性容性負載有高無cos1約1.4有有UPS禁止帶的負載空調：一般禁止使用UPS供電，因其起動沖擊很大切屬于感性負載 激光打印機：應選擇大余量UPS供電，因其工作過程中經常產生沖擊電流 復印機、高速行打：同上 日光燈：應選擇大余量UPS供電，因其起動沖擊電流較大，且阻性成分高 電爐絲(純電阻負載)：需要選擇大余量UPS供電，因其為阻性負載 電動機(感性負載)：需要選擇大余量UPS供電，因其

11、為感性負載，且起動沖積很高3. 功率因數匹配及UPS選型問題絕大多數計算機、通訊設備、控制系統等精密設備采用開關電源作為主電源，因此根據以上關于負載性質的論述，大多數計算機設備的輸入功率因數為微容性0.7。而UPS主要針對的負載正是這些只能精密設備，基于這樣的原因，所有的UPS設計均采用輸出功率因數匹配為0.70.8的參數，從而最大限度地發揮UPS的帶載能力。在功率因數匹配的情況下，即計算機負載的輸入功率因數為微容性0.7，而UPS標定的輸出功率因數也為0.7時，負載的VA數與UPS的VA數比值為1：1。也就是說1VA容量的UPS在不考慮沖擊、曾容等余量因素時可帶1VA的此類負載。若功率因數不

12、匹配，例如電阻負載，1VA容量的UPS只能帶0.7VA的電阻負載，否則UPS會出現過載現象(即使UPS的VA數大于負載此時的VA數)。 這里需要指出的是，一些UPS廠家宣傳的UPS輸出功率因數為01實際上是片面的，例如交互式UPS以及代有在線補償功能的三端口式UPS，當有市電供電時可直接將負載通過變壓器供電或通過補償匹配UPS負載，此時可以匹配其它功率因數的負載，而當市電停電時，UPS失去了補償功能，此時的UPS輸出功率因數匹配只能是一個值，而絕大多數廠家將該匹配點選在0.7左右。如果此時所帶負載功率因數不匹配超出UPS帶載能力范圍，UPS將過載停機或出現更加嚴重的故障。因此UPS在負載選擇問題上需要考慮功率因數匹配的問題。若負載為阻性或感性，應適當增大UPS容量。以下舉一實際例子，說明選擇UPS容量時應考慮的功率因數方面的因素：就如上的負載狀況，根據功率因數概念及與UPS匹配因素。如上的負載容量總合不能簡單代數相加得出6.2kVA。正確的計算方法如下：將負載3的視在功率分為有功功率和無功功率兩部分有功功率部分為1400W無功功率部分為1430VarPLx=SLxcosQLx=SLx2-PLx2將負載4的視在功率分為有功