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UPS工頻機(jī)與高頻機(jī)的比較

雙擊自動(dòng)滾屏 發(fā)布者:精密空調(diào) 發(fā)布時(shí)間:2016-01-18 09:06:07 閱讀:次【字體:

世界知名UPS廠商在技術(shù)選型和將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上都是以高頻為絕對(duì)主力方向的,30kVA及以下的UPS都以高頻機(jī)為主,這與高頻機(jī)負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,能量密度高,體積小,噪聲小,價(jià)格低(特別是小機(jī))有很大關(guān)系,特別是高頻機(jī)可以做到輸入有源功率因數(shù)校正,真正代表將來(lái)綠色電源的發(fā)展趨勢(shì)。

1、工頻機(jī)與高頻機(jī)介紹

(1)工頻機(jī):以傳統(tǒng)的模擬電路原理來(lái)設(shè)計(jì),機(jī)器內(nèi)部電力器件(如變壓器、電感、電容器等)都較大,一般在帶載較大運(yùn)行時(shí)存在較小噪聲,但該機(jī)型在惡劣的電網(wǎng)環(huán)境條件中耐抗性能較強(qiáng),可靠性及穩(wěn)定性均比高頻機(jī)強(qiáng)。

(2)高頻機(jī):利用高頻開(kāi)關(guān)技術(shù),高頻機(jī)逆變頻率一般在20kHz以上。但高頻機(jī)在惡劣的電網(wǎng)及環(huán)境條件下耐受能力差,較適用于電網(wǎng)比較穩(wěn)定及灰塵較少、溫/濕度合適的環(huán)境。UPS發(fā)展的方向是高頻化、小型化、智能化和綠色化。因?yàn)樾⌒突梢怨?jié)省投資、提高效率、節(jié)約空間等。小型化的前提是高頻化,只有高頻化才可實(shí)現(xiàn)小型化。小型化的第一個(gè)目標(biāo)就是取消輸入/輸出隔離變壓器。以前由于技術(shù)、器件和材料的原因,給UPS加入了輸入/輸出隔離變壓器,使得產(chǎn)品笨重、性能差、耗能大而且價(jià)格貴。后來(lái)由于新器件的問(wèn)世,1980年由美國(guó)IPM公司首先推出的新方案成功地取消了輸入隔離變壓器,近幾年由于技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和成熟,推出了半橋逆變器變換方案,又成功地取消了輸出隔離變壓器,使UPS的性能又有了很大程度的提高,這就是人們所說(shuō)的高頻機(jī),它進(jìn)一步使UPS縮小了體積、改善了性能、減輕了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。所以國(guó)際上的知名公司大都放棄了帶有輸出隔離變壓器UPS的生產(chǎn)。

2、高頻機(jī)與工頻機(jī)比較

高頻機(jī)與工頻機(jī)比較而言:尺寸小、重量輕、運(yùn)行效率高(運(yùn)行成本低)、噪聲低,適合于辦公場(chǎng)所,性?xún)r(jià)比高(同等功率下價(jià)格低),對(duì)空間、環(huán)境影響小,相對(duì)而言,高頻UPS對(duì)復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)和電動(dòng)機(jī)引起的沖擊(SPIKE)和暫態(tài)響應(yīng)(TRANSIENT)易受影響,由于工頻機(jī)的變壓器把市電與負(fù)載隔離,在市電惡劣的環(huán)境下,工頻機(jī)比高頻機(jī)能提供更安全和可靠的保護(hù),在某些場(chǎng)合如醫(yī)療等,要求UPS有隔離裝置,因此,對(duì)工業(yè)、醫(yī)療、交通等應(yīng)用,工頻機(jī)是較好的選擇。兩者的選擇要根據(jù)用戶(hù)的不同、安裝環(huán)境、負(fù)載情況等條件權(quán)衡考慮。

高頻機(jī)不帶隔離變壓器,其輸出中性線存在高頻電流,主要來(lái)自市電電網(wǎng)的諧波*、UPS整流器和高頻逆變器脈動(dòng)電流、負(fù)載的諧波*等,其*電壓不僅數(shù)值高而且難以消除。而工頻機(jī)的輸出地電壓低,而且不存在高頻分量,對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信安全來(lái)講,更加重要。

高頻機(jī)輸出沒(méi)有變壓器隔離,如果逆變功率器件發(fā)生短路,則直流母線(DCBUS)上的高直流電壓直接加到負(fù)載上,這是安全隱患,而工頻機(jī)則不存在此問(wèn)題。

從比對(duì)中可以清晰地看出工頻機(jī)在很多方面優(yōu)于高頻機(jī)。對(duì)于可靠性要求較高的一些重要、關(guān)鍵部位的電源保護(hù)方案還應(yīng)以工頻機(jī)為首選。工頻機(jī)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單,存在的問(wèn)題是:

1)輸入輸出變壓器尺寸大。

2)用于消除高次諧波的輸出濾波器尺寸大。

3)變壓器和電感產(chǎn)生音頻噪聲。

4)對(duì)負(fù)載和市電變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較差。

5)效率低。

6)輸入無(wú)功率因數(shù)校正,對(duì)電網(wǎng)污染較嚴(yán)重。

7)成本高,特別對(duì)于小容量機(jī)型,無(wú)法與高頻機(jī)相比。

世界知名UPS廠商在技術(shù)選型和將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上都是以高頻為絕對(duì)主力方向的,30kVA及以下的UPS都以高頻機(jī)為主,這與高頻機(jī)負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,能量密度高,體積小,噪聲小,價(jià)格低(特別是小機(jī))有很大關(guān)系,特別是高頻機(jī)可以做到輸入有源功率因數(shù)校正,真正代表將來(lái)綠色電源的發(fā)展趨勢(shì)。

3、電路結(jié)構(gòu)

工頻機(jī)與高頻機(jī)的概念主要是對(duì)整流部分而言,工頻機(jī)是可控整流,傳統(tǒng)技術(shù)最好可做到12相整流;而高頻機(jī)的整流是二極管不控整流十IGBT的高頻直流升壓環(huán)節(jié)。對(duì)逆變器而言都是IGBT的SPWM高頻逆變工作方式(除早期的可控硅逆變工作模式UPS,目前已經(jīng)淘汰)。另外,工頻機(jī)的輸出變壓器必不可少,由于其整流逆變等環(huán)節(jié)均為降壓環(huán)節(jié),因此在輸出側(cè)必須有升壓變壓器作為電壓的調(diào)整。而高頻機(jī)由于具有DC/DC升壓環(huán)節(jié),其輸出側(cè)不必要加升壓環(huán)節(jié)(升壓變壓器),對(duì)于需要加裝隔離變壓器的現(xiàn)場(chǎng),高頻機(jī)也可按照要求加裝隔離變壓器選件,其作用也由原來(lái)的必要配置轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇x配置。UPS的電氣結(jié)構(gòu)所以發(fā)生了更新變化,主要是由于元器件的發(fā)展,IGBT作為UPS的主要功率元件技術(shù)更加成熟,無(wú)論從容量、結(jié)構(gòu),還是可靠性上都大大地提高了,加之UPS數(shù)字化程度不斷深入促成了新一代大中型UPS的主流結(jié)構(gòu)由原來(lái)的工頻機(jī)轉(zhuǎn)向高頻機(jī)(正如當(dāng)年晶閘管逆變器被大功率晶體管GTR取代,之后又被IGBT逆變器取一樣)。UPS電氣結(jié)構(gòu)的更新最直接的效果就是UPS主機(jī)體積的縮小,質(zhì)量的減小,而更重要的是電氣性能的提高。

早期大中型UPS主回路結(jié)構(gòu)采用晶閘管整流將輸人的交流電整為直流,蓄電池直接配置在直流母線上,當(dāng)輸入市電正常時(shí),靠整流晶閘管的調(diào)節(jié)對(duì)蓄電池充電,同時(shí)為GTR或ICBT結(jié)構(gòu)的橋式逆變器供電,逆變器將直流逆變?yōu)榻涣?,最后?jīng)過(guò)輸出變壓器的升壓及濾沒(méi)提供純正的交流輸出。從其結(jié)構(gòu)中可以看出,從整流(從交流變?yōu)橹绷?到逆變(在從直流變?yōu)榻涣?的過(guò)程中,每個(gè)環(huán)節(jié)都是降壓環(huán)節(jié),在此種結(jié)構(gòu)的UPS中,必須在輸出側(cè)加入升壓變壓器,將逆變輸出的較低恒定電壓升至合理的輸出范圍,最終提供了恒定的220V/380V輸出。

目前較為先進(jìn)的UPS主回路結(jié)構(gòu)采用不控整流加升壓環(huán)節(jié),將交流輸入通過(guò)整流橋全波整流為直流后,采用IGBT元件組成的DC/DC電路升壓到一個(gè)較高的恒定直流電壓,并將其作為直流母線,為蓄電池充電電路及逆變輸出部分提供電能。由于直流母線電壓足夠高經(jīng)過(guò)IGBT高頻逆變調(diào)整后,可直接得到恒定的逆變輸出電壓,完全可以省掉輸出升壓變壓器。

在上述的兩種UPS結(jié)構(gòu)中,后者在所有功率環(huán)節(jié)均采用了IGBT技術(shù),因此此種結(jié)構(gòu)的UPS又為全I(xiàn)GBTUPS。由于數(shù)字技術(shù)的引入,大大提高了IGBT元件的開(kāi)關(guān)頻率,與前者相比,在很多方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

編輯:Harris

關(guān)鍵詞:ups電源參數(shù)http://mygoldentreasures.com/list-3-1.html


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