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圖 9、UPS 在各種模式下之轉換效率
100%
98%
96%
UPS Efficiency 94%
92%
90%
HRS
88% INV
ESS
86%
25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%
Load
HRS)，將負載所產生的諧波隔離在 算出 UPS 負載電流的實功與虛功 供額外電能給負載 ( 負載所需之電
UPS 的輸出側， 圖 8 為 UPS 諧波 成份，再控制 UPM1 逆變器輸出與 能完全由旁路供應 )，故 UPS 仍保
抑制系統示意圖。 負載虛功成份相同之電流，如此一 有節能模式的優點。 圖 9 為 9395
來，旁路電流會完全與電壓波形同 UPS 在各種模式下之轉換效率，以
在前面文章提到，諧波其實是總功
相，由變電站分路往 UPS 看到的等 負載 75% 為例，節能模式下開啟
率因數的一部份，而理想的供電系
效總功率因數會趨近於一，此時變 HRS 後，UPS 整機轉換效率會由
統，是追求總功率因數趨近於一，
電站便能以最小的供應電流提供給 99% 稍降至 97%，但仍優於 INV
根據式 (5)，除了改善諧波以外，
負載所需實功。不過，節能模式下 模式之 94.4%。
改善電流與電壓的相角差也能改善
的 UPS 若啟動逆變器會產生額外
電力系統之總功率因數，因此諧波 綜合上述，節能模式下的 UPS 開
抑制系統若能調整逆變器的輸出電 能耗，使 UPS 節能效果降低。由 啟單一逆變器模組，用以供應負載
流，使旁路供電電流與電壓完全同 於 9395 UPS 為多模組架構，單台 虛功 ( 最大為 275kVar)，此時 UPS
UPS 具有多組逆變器、整流器以及
相，則可同時達成諧波抑制與功率 輸入側，也就是變電站匯流排的
因數修正的效果。 電池充電器 (Battery Charger)，在 功率因數及總諧波失真皆會獲得改
此架構下，選擇開啟單組逆變器來
以 Eaton 9395 系列 UPS 為例，其 善，改善的程度與 UPS 運轉於 INV
供應負載所需虛功，可減少不必要
諧波抑制系統除了具有抑制諧波的 模式相當 ( 等效將高諧波及低功因
的能耗。此外，9395 UPS 整流器、
功能以外，還可主動調節 UPS 輸入 阻隔在 UPS 負載側 )。因此，節能
逆變器以及電池充電器的開關元件
側的功率因數，其設計原理是將節 模式之 UPS 除了有節能、抗壓降
皆為絕緣閘雙極電晶體 (Insulated [5]
能模式下的 UPM1 逆變器開啟，供 的特性 以外，更可應用於諧波及
Gate Bipolar Transistor, IGBT) 並
應負載所需虛功 ( 一個 UPM 最大 功因改善。
聯一反向二極體所構成，在整流器
可輸出 275kVar)。為了達成此功
IGBT 不切換的狀況下，其反向二
能，須在既有 UPS 進行硬體變更。
極體具有被動整流功能，仍可提供
首先 UPS 必須新增一組輸出 CT 及
DC Bus 能量，因此 UPS 諧波抑制
CT 板以支援諧波電流之量測。第 系統不需開啟整流器，僅需開啟逆 UPS 諧波抑制系統
二，必須更換 UPM1 介面板及控
變器即可改善諧波與功因。
制板用以回傳諧波電流並計算逆變 實務運轉經驗
器所需補償之電流。最後，UPS 韌 從功率的角度看，逆變器輸出的虛
體 版 本 必 須 在 3.06 以 上。Eaton 功功率會在負載與逆變器之間來回
9395 HRS 的工作原理，是將量測 傳遞，扣除逆變器本身的工作能耗 南 科 廠 區 與 UPS 供 應 商 Eaton 合
到的 UPS 負載電流進行分析，計 以及線路損失後，HRS 並不需要提 作，在多次廠驗後，於 FRC 提出
300mm FABS FACILITY JOURNAL MARCH 2018 75
