通信机房开关电源谐波测试分析报告.docx

通信机房开关电源谐波测试分析报告摘要 本文对宁波联通交换局大楼不同型号的开关电源谐波测试数据进展分析，分析整流模块负荷率对开关电源电流畸变、工作效率等的影响，对设备选型、日常维护等方面提出相关建议。开关电源具有效率高、体积小、重量轻、输出电压可调范围大等优点，目前在通信行业已获 得广泛应用，但作为一种电力电子设备，开关电源在向通信设备提 供稳定牢靠的 48V 电源的同时，也对沟通电源侧产生严峻谐波污染，轻者影响局房电气设备使用寿命，削减主变、油机的有效工作容量，重者引起系统谐振，产生 严峻后果。为此有必要对不同工作条件时局房开关电源进展谐波测试分析。本次测试通过某公司的不同型号开关电源的沟通输入侧的电能质量的测试，分析在不同负荷率时的开关电源的工作效率、电流畸变率变化状况，得出一些比照数据，以对设备选型和设备维护工作有所帮助。1、测试条件说明由于目前宁波联通局房开关电源均为某公司产品，为此本次测试选择梅墟 5 楼旧型产品简称开关电源 1和综合通信楼 3 楼同一公司的型开关电源简称开关电源2。两套开关电源系统运行电气参数记录如表 1 所示。表 1 电气参数记录上述两套系统模块数量均有较大冗余，直流输出功率在短时间内根本稳定，本次试验承受关 闭模块的方式调整整流模块的负荷率，因此两套系统整流模块负荷率不行能到达完全全都， 但这并不影响本次测试的结论。2、负荷率对开关电源效率的影响2.1 开关电源 1 的数据记录与分析图 1 数据是在 35 个整流模块工作测量取得的，模块负荷率为48%左右。开关电源总输入有功功率为 102.2kW，直流总输出功率为 1688×53.8=90.81kW，开关电源工作效率为88.9%。图 1 开关电源 1 功率电能测量记录 1图 2 数据是在 24 个整流模块工作测量取得的，模块负荷率为70%左右。开关电源总输入有功功率为 101.9kW，直流总输出功率仍为 1688×53.8=90.81kW，开关电源工作效率为 89.1%。图 2 开关电源 1 功率电能测量记录 22.2 开关电源 2 的数据记录与分析图 3 数据是在 9 个整流模块工作时测取的，模块负荷率为37%左右。开关电源的总输入有功功率为 20.0kW，直流总输出功率为 335.7×54.4=18.3kW，开关电源工作效率为91.3%。图 3 开关电源 2 功率电能测量记录 1图 4 数据是在 5 个整流模块工作测量取得的，模块负荷率为67%左右。开关电源总输入有功功率为 19.7kW，直流总输出功率仍为 335.7×54.4=18.3kW，开关电源工作效率为92.7%。图 4 开关电源 2 功率电能测量记录 22.3 两套系统之间的比较分析由上述数据比照可知：（1） 开关电源负荷率在30%70%之间对开关电源的工作效率影响较小，试图通过关闭模块到达节能目的的直接效果并不明显，由关闭模块从而减 少谐波引起的间接节能效果有待进一步测试评价。由图1、图 2 的电压、电流、功率因数比照可知，关闭局部模块，总输入电流削减的同时，电压变动较小，而功率 因数增加，因而总输入功率只是略有削减。图3、图 4 之间的数据也说明白同样的问题；（2） 开关电源1 的效率小于开关电源 2 的工作效率。开关电源1 的工作效率约为 89%左右， 而开关电源 2 的工作效率为 91%以上。3、负荷率对电流谐波的影响3.1 开关电源 1 的数据记录与分析图 5 数据是在 35 个整流模块工作测量取得的，模块负荷率为48%左右。沟通输入电流谐波总畸变率为 38%左右。其中 5 次、7 次谐波含量最高。图 5 开关电源 1 电流谐波测量记录 1图 6 数据是在 24 个整流模块工作测量取得的，模块负荷率为70%左右。沟通输入电流谐波总畸变率为 33%左右。其中 5 次、7 次谐波含量最高。图 6 开关电源 1 电流谐波测量记录 23.2 开关电源 2 的数据记录与分析图 7 数据是在 9 个整流模块工作时测取的，模块负荷率为37%左右。沟通输入电流谐波总畸变率为 55%左右。其中 5 次、7 次谐波含量最高。图 7 开关电源 2 电流谐波测量记录 1图 8 数据是在 5 个整流模块工作测量取得的，模块负荷率为67%左右。沟通输入电流谐波总畸变率为 41%左右。其中 5 次、7 次谐波含量最高。图 8 开关电源 2 电流谐波测量记录 23.3 两套系统之间的比较分析由上述数据比照可知：（1） 开关电源负荷率在30%70%之间对开关电源的输入电流畸变率影响较大，在肯定范围内，负荷率越高，则沟通输入电流畸变率越低；（2） 开关电源 1 的输入电流畸变率小于开关电源2；（3） 开关电源谐波电流主要为 5 次、7 次。4、谐波电流对功率因数的影响开关电源厂家供给的技术资料中常常提及产品的功率因数可以到达0.99 以上。由图 1 中所记录的数据显示，L1 相的COS=1，而功率因数PF= 0.92，其实两者的技术含义是有所区分的，COS 一般是指电压与电流相位角的余弦值，用于表达位移功率因数，如图9 所示， 电压电流相位根本全都基波 电压和基波电流。此时对应的COS=1。图 9 开关电源 1 电压波形记录PF 是指有功功率与视在功率二者的比值，当负载为线性时，两者数值上是相等的。当电路中含有大量开关电源、UPS 等非线性负载时，回路中含有丰富的高次谐波电流成分，而负载所加电压主要为基波电压，由于高次谐波电流与基波电压产生大量畸变功率，该功率亦为无 功功率。该无功功率对应失真功率因数PFD。严格意义上讲，PF=cos ×PFD。通过比照图 1、图 5 与图 2、图 6 的功率因数PF 和电流畸变率THD%可知，PFD 从某种角度可以反响电流畸变状况，PFD 越小，电流畸变状况越严峻。因此在开关电源设备选购时，建议在开关电源产品选型和技术招标时对此予以重视，使得选用的产品具有较高的性价比。5、结论（1） 该厂家的不同型号开关电源的工作效率根本接近，而电流畸变率有所差异，型号的谐波输入电流畸变率技术指标差于老型号；（2） 在肯定负荷率范围内，通过关闭开关电源整流模块到达节能的效果不明显；（3） 整流模块不同的负荷率对谐波电流有较大影响，建议在日常的运行维护中在确保系统安全的前提下，适当提高整流模块负荷率；（4） 在设备选型和技术招标时，建议对电流谐波的含量或失真功率因数的指标予以重视， 保证设备较好的性价比。