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工頻機(jī)UPS電源將被高頻UPS電源替代
閱讀：636 發(fā)布時(shí)間：2015-7-27工頻機(jī)UPS電源將被高頻UPS電源替代
一,、工頻機(jī)UPS和高頻UPS的概念
靜止變換式工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代，毫無(wú)疑問(wèn)在當(dāng)時(shí)屬技術(shù),，幾十年來(lái)也為電力電子技術(shù)領(lǐng)域作出了重要的貢獻(xiàn),。隨著IT技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，工頻機(jī)UPS組件暴露出一些缺點(diǎn),，比如體積大,、重量大、功耗大和輸入功率因數(shù)低等不利因素,，大大影響了數(shù)據(jù)中心的可靠性,。
在歷史發(fā)展中總是遵循這樣一個(gè)規(guī)律：每當(dāng)一種技術(shù)阻礙生產(chǎn)力發(fā)展時(shí)，就會(huì)有一種新的技術(shù)產(chǎn)生出來(lái)講起代替,。毫不例外,，高頻機(jī)UPS技術(shù)問(wèn)世了。為了區(qū)別工頻UPS,，就起了一個(gè)高頻機(jī)UPS的名字,。原來(lái)那種輸入輸出都工作在50Hz并且有輸出變壓器的電路結(jié)構(gòu)就稱作工頻機(jī)UPS；而這種輸入輸出電路都工作在20kHz以上且沒(méi)有的輸出變壓器的電路就稱為高頻機(jī)UPS,。
二,、高頻UPS的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
1,、輸入功率因數(shù)高
工頻機(jī)UPS一般在200kVA以下的輸入電路都采用了可控硅6脈沖整流，輸入功率因數(shù)不超過(guò)0.8,，諧波電流高達(dá)30%,。如果前端接發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的容量至少是UPS容量的3倍,；如果是小功率UPS,，發(fā)電機(jī)的容量至少要5倍于UPS。
任何容量的高頻機(jī)UPS的輸入功率因數(shù)都可做到0.99甚至以上,，諧波電流小于5%,，前置發(fā)電機(jī)的容量理論上和UPS容量相同，大大縮減了投資和占地面積等,。尤其是對(duì)市電的充分利用具有良好的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義,。
2、本身功耗小
在同樣指標(biāo)下,，比如要求輸入功率因數(shù)為0.95以上時(shí),，工頻機(jī)UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流，就是說(shuō)前面要增加一個(gè)設(shè)備,，再加上輸出變壓器,，就比高頻機(jī)UPS多了兩個(gè)環(huán)節(jié)。由于此二者的影響,，使得工頻機(jī)UPS的效率比高頻機(jī)UPS低5%,。在同樣是100kW的容量時(shí)工頻機(jī)UPS每年要比高頻機(jī)UPS多消耗5萬(wàn)度電。
3,、對(duì)外*小
*有兩種,，一種是聽(tīng)得到的機(jī)械噪聲，一種是聽(tīng)不到的電噪聲,，這兩種噪聲工頻機(jī)UPS都有,，形成了對(duì)設(shè)備和對(duì)人的傷害。電噪聲影響機(jī)器的穩(wěn)定度,，機(jī)械噪聲影響人的身心健康,，降低工作效率。
而高頻機(jī)UPS由于工作在20kHz以上,，20kHz是人的耳朵聽(tīng)不到的頻率,，工作環(huán)境保持安靜。又由于而高頻機(jī)UPS的輸入功率因數(shù)高達(dá)0.99以上,，幾乎是線性,，所以對(duì)外*幾乎為零。
4、體積小,、重量輕
工頻機(jī)UPS由于有了輸出變壓器和適應(yīng)50Hz的電感電容等低頻器件使得體積重量都很大,。比如某品牌200kVA工頻機(jī)UPS重1達(dá)380kg，而同是這一家的250kVA高頻機(jī)UPS重量只有830kg,。
5.全數(shù)字技術(shù)
工頻機(jī)UPS開(kāi)始是模擬技術(shù),，現(xiàn)在一般發(fā)展為數(shù)字與模擬相結(jié)合的技術(shù)。模擬技術(shù)的可靠性要比數(shù)字技術(shù)低,。而高頻機(jī)UPS技術(shù)是一種全數(shù)字化技術(shù)，不言而喻,，可靠性是很高的,。
6.對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力強(qiáng)
工頻機(jī)UPS對(duì)于適應(yīng)輸入電壓±15%的變化已很不易；而高頻機(jī)UPS甚至適應(yīng)輸入電壓±30%以上的變化,，這又大大延長(zhǎng)了電池的壽命,。
7.能將并機(jī)環(huán)流衰減到幾乎為零
工頻機(jī)UPS的并聯(lián)就是變壓器的直接并聯(lián)，而變壓器的直接并聯(lián)zui容易產(chǎn)生環(huán)流,，而且這個(gè)環(huán)流的路徑暢通無(wú)阻,，高頻機(jī)UPS由于沒(méi)有輸出變壓器，其環(huán)流路徑上處處是障礙,，小于2V的電壓差根本形不成環(huán)流,，而工頻機(jī)UPS在此情況下就會(huì)形成很大的環(huán)流。
有些人說(shuō),，高頻機(jī)UPS沒(méi)有輸出變壓器,，再加之一些用戶缺乏技術(shù)概念，于是就賦予了變壓器很多具神秘色彩的功能,。比如這個(gè)變壓器可以抗*,、可以緩沖負(fù)載浪涌電流、可以隔直流,、可以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的沖擊和變化,，等等。
在這里,，不要忽略電源的基本功能,，UPS是電壓源，電壓源的基本功能是輸出電壓動(dòng)態(tài)性能要好,，即無(wú)論負(fù)載在允許范圍內(nèi)如何變化,，電壓總是穩(wěn)定的。
有人說(shuō)這個(gè)變壓器是為了在逆變器功率管損壞時(shí)隔斷直流電流到負(fù)載的通路而加入的,，對(duì)此說(shuō)法不妨做一個(gè)探討,，看一看變壓器是否有個(gè)直流的功能。首先承認(rèn)這種變壓器是變換交流電的。假如不用來(lái)變換交流電而是施加直流,，將電池組開(kāi)關(guān)S閉合,，由于變壓器繞組內(nèi)阻相當(dāng)小（近似于短路）就會(huì)在電池組和變壓器初級(jí)繞組之間形成相當(dāng)大的電流,，一直到將電池組或?qū)Ь€或繞組燒斷為止,。換言之，這種電源變壓器不能加直流,。
下面就來(lái)討論逆變器功率管損壞情況,。逆變器功率管的損壞有兩種情況：斷開(kāi)或穿通（短路）。出了UPS全橋逆變器一個(gè)功率管（比如VT2）開(kāi)路（斷開(kāi)）的情況。在此情況下的電流路徑只能是一個(gè)方向的，就是說(shuō)只能輸出一個(gè)極性的半波,。一個(gè)極性就意味著含直流成分，直流電流分量在變壓器初級(jí)繞組中的積累會(huì)使繞組達(dá)到飽和狀態(tài),，就類似于繞組短路，形成很大的電流,，以致將變壓器和電池這個(gè)回路燒斷為結(jié)束,。這個(gè)直流電流倒是沒(méi)有進(jìn)入負(fù)載端，但UPS本身燒毀了,。
再看逆變器一支功率管（比如VT2）穿通（短路）的情況,。只要VT4一導(dǎo)通就形成對(duì)前面直流電壓的短路狀態(tài)。強(qiáng)大的電流可將VT4瞬間炸毀,，如果不是炸斷就更危險(xiǎn),，它可能會(huì)將電池組燒毀。某公司就因如此一舉燒毀72節(jié)100A電池,。在這種情況下也是隔斷了直流,，同樣是把UPS給燒毀了。
如果UPS供電設(shè)備在逆變器功率管損壞的情況下不但保護(hù)了IT設(shè)備,，同時(shí)也保證了本身的安然無(wú)恙,，這樣的隔直流功能才有實(shí)際意義，這才是用戶真正需要的,。
在大功率三相UPS中這個(gè)變壓器具有隔斷三次諧波的能力,，但必須是D-Y連接?？上У氖沁@種連接方法消除的是線電壓上的三次諧波,，而相電壓上的諧波不能消除，
再說(shuō)逆變器本身產(chǎn)生的三次諧波幾乎為零,，根本不用到輸出端去消除,。而負(fù)載大都用相電壓220V,，并且還破壞相電壓波形而產(chǎn)生三次諧波。
工頻機(jī)UPS輸出變壓器的基本功能就是變壓和產(chǎn)生隔離接地點(diǎn),，其他功能只是想像中的一種美好愿望,。
三、高頻機(jī)UPS與工頻機(jī)UPS的現(xiàn)狀
因?yàn)楦哳l機(jī)UPS對(duì)技術(shù)與工藝以及生產(chǎn)手段的要求非常嚴(yán)格,，一般也不容易仿制,，20kHz以上的高頻機(jī)UPS容量都小于100kVA，只有少數(shù)制造廠的技術(shù)真正過(guò)關(guān),，并且已顯示出強(qiáng)大的生命力,。在大功率范圍雖然不能做到20kHz，但可以采用高頻機(jī)結(jié)構(gòu),，比如用IGBT高頻整流（相對(duì)于50Hz而言）,，頻率一般在15kHz以下，多數(shù)廠家已可做到200kVA,，但也不乏*，比如秀康UPS10年前就可做到8kHz/480kVA,，伊頓9395UPS也可做到15kHz/1200kVA,，并已成為美國(guó)的軍方產(chǎn)品。這說(shuō)明高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS技術(shù)早已成熟,。在我國(guó)軍方和金融等重要部門也紛紛采用,，并收到了良好的效果。
四,、所謂兩個(gè)發(fā)展方向
現(xiàn)在有一種說(shuō)法：高頻機(jī)UPS和工頻機(jī)UPS是兩個(gè)發(fā)展方向,。這種觀點(diǎn)不外乎說(shuō)：高頻機(jī)UPS與工頻機(jī)UPS并存；節(jié)能減排與浪費(fèi)能量和資源并存,；先進(jìn)與落后并存…所謂技術(shù)上的并存應(yīng)該是不可替代的,，比如自行車雖然比汽車跑得慢，但它們?cè)谝欢ǔ潭壬鲜腔ハ嗖豢商娲摹?/span>