UPS標準中功率因數的概念

由信息產業(yè)部制定的UPS通信行業(yè)標準《YD／T1095－2000通信用不間斷電源DDUPS》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《GB7260－87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(guī)定，在正弦波條件下，負載功率因數為0.7～0.9（滯后），額定為0.9。

在1993年《GB／T14715－93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，“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(tǒng)中的中間環(huán)節(jié)，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(tǒng)雙變換在線式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《YD／T1095－2000通信用不間斷電源DDUPS》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(jié)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技術要求的規(guī)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φ，導致負載和電源間吞吐互換的無功功率，功率因數cosφ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。