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技術專文

圖 6、簡化之變電站模型 圖 8、UPS 諧波抑制系統示意圖

旁路
變電站主開關 (節能供電路徑，僅提供實功)
變電站匯流排

負載
分路開關 分路開關 分路開關

負載)N電* UPS 電容器
提供負載諧波
Rectifier Inverter
負載)U電*
電池

圖 7、UPS 切換節能模式前後總諧波失真差異 (ITHD 由 19% 上升至 44%，VTHD 由 4.6% 上升至 5.1%)

160 8

UPS I/P VTHD (%) INV ESM
140 UPS I/P ITHD (%) 7

120 6

100 5
ITHD (%) 80 4 VTHD(%)

60 3

40 2

20 1

0 0
3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

切換至節能模式之實際案例，其中 825kVA UPS 從 INV 模式切換至節 節能模式下的 UPS，其輸入端，
UPS Load 代表負載實功，在 UPS 能模式後，分路 ITHD 由 19% 上升 也就是變電站匯流排分路，會根據
切換節能模式前後，UPS 負載實功 至 44%，而 VTHD 也由原本 4.6% 負載特性提供諧波成分，因此，在
並無太大變化，但變電站分路供應 上升至 5.1%。嚴重失真的電壓波 UPS 輸入端看到的電流波形會產生
電流卻明顯增加，根據式 (6)，表 形，會造成 UPS 無法運轉於節能 失真。負載諧波成分越高，則分路
示變電站分路的總功率因數因 UPS 模式，甚至會使較敏感的設備機台 電流失真程度 (ITHD) 越大，反映在
切換至節能模式而降低。 當機；根據文獻 [4] ，許多電力設備 匯流排的電壓失真程度 (VTHD) 也
過熱或異常與諧波相關，因此，必 越大。此時若將休眠中的 UPS 的逆
圖6 為簡化之變電站模型，當越來
須思考能兼顧 UPS 節能與供電穩
越多 UPS 切換至節能模式，變電 變器開啟，使逆變器輸出與負載諧
定之策略。
站的電容器必須提供更多電流以維 波相同的電流時，根據克希荷夫定
持匯流排的功率因數及諧波。然 律 (Kirchhoff Circuit Laws)，UPS
而，電容器投入的容量無法隨著 輸入電流必須等於負載電流減去逆
負載變動即時增減，因此對於諧波 UPS 諧波抑制 變器輸出電流，如此一來，UPS 輸
的改善效果有限，最終導致匯流排 入電流便不含諧波成分。從另一角
電壓及分路電流波形畸變失真， 系統原理 度來看，UPS 等效為一個諧波抑制

也就是 THD 上升。 圖 7 顯示一台 系統 (Harmonic Reduction System,

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