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华为UPS电源工频机与高频机的比较

发布日期:2021-04-02 作者:admin 点击:

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世界知名UPS厂商在技术选择和未来发展趋势上,都把高频作为绝对的主攻方向。30kVA及以下不间断电源主要为高频单元。这与高频机组的高动态负荷响应速度和能量密度是一致的。高、小体积、低噪声、低价格(特别是小型机)有很大的关系,特别是高频机可以实现输入有功功率因数校正,真正代表了绿色电源未来的发展趋势。

(1) 工频电机:基于传统模拟电路原理设计。机器的内部电源部件(如变压器、电感器、电容器等)相对较大。一般来说,大负荷运行时噪音较小。但是,这种机型在恶劣的电网环境下,电阻性能更强,可靠性和稳定性也比高频机更强。

(2) 高频机:采用高频开关技术,高频机的逆变频率一般在20kHz以上。但高频机在恶劣电网和环境条件下耐受性较差,更适合电网相对稳定、粉尘较少、温湿度适宜的环境。UPS的发展方向是高频化、小型化、智能化和绿色化。因为小型化可以节省投资,提高效率,节省空间。小型化的前提是高频,只有高频才能实现小型化。小型化的首要目标是消除输入/输出隔离变压器。过去,由于技术、设备、材料等方面的原因,在UPS中增加了输入/输出隔离变压器,使得产品体积大、性能差、能耗高、价格昂贵。后来,由于新器件的出现,美国IPM公司于1980年首次推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器。近年来,由于技术的进一步发展和成熟,半桥逆变方案被引入,成功地消除了输出隔离变压器,大大提高了UPS的性能。这就是人们所说的高频机。它进一步减小了UPS的体积,提高了性能,减轻了重量,提高了效率,降低了成本,提高了可靠性。因此,大多数国际知名公司都放弃了生产带输出隔离变压器的UPS。

2高频机与工频机的比较

与工业变频机相比:体积小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪音低、适用于办公场所、性价比高(同功率下价格低)、对空间和环境的影响相对较小,高频UPS对复印机、激光打印机和电机的冲击(尖峰)和瞬态响应(瞬态)很容易受到影响。由于工频电机的变压器将电源与负载隔离,在环境中很难进行保护,因此工频电机比高频电机能提供更安全可靠的保护。在某些场合,如医疗,UPS需要有一个隔离装置。因此,工频电机更适合于工业、医疗和交通应用。选择。二者的选择应根据不同的用户、安装环境、负载条件等条件来考虑。

高频机没有隔离变压器,输出中性线有高频电流,主要来自电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器的脉动电流以及负载的谐波干扰。干扰电压不仅数值高而且难以消除。工频电机的输出接地电压低,没有高频分量,这对计算机网络的通信安全更为重要。

高频机的输出不被变压器隔离。如果逆变电源装置短路,直流母线(DCBUS)上的高直流电压直接施加到负载上,这是一种安全隐患,而工频电机则不存在这一问题。

工频电机在很多方面都优于高频电机,对于一些可靠性要求高的重要关键部件,工频电机应该是首选。

工频机特点:

1输入和输出变压器的尺寸都很大。

2用于消除高次谐波的输出滤波器尺寸较大。

三。变压器和电感器产生音频噪声。

4对负载和电源变化的动态响应性能差。

5效率低。

6输入端无功率因数校正,对电网造成严重污染。

7成本很高,尤其是小容量机型,无法与高频机相比。

世界知名UPS厂商在技术选择和未来发展趋势上都把高频作为绝对的主要方向。华为UPS电源30kVA及以下UPS主要为高频机,对高频机动态负载响应快,高能量密度、小体积、低噪声、低价格(特别是小型机)有很大的作用,特别是高频机可以实现输入有功功率因数校正,真正代表了绿色电源未来的发展趋势。

三。电路结构

工频电机和高频电机的概念主要是针对整流部分。工频电机为可控整流器,传统工艺最好能实现12相整流;而整流机的高频部分是一个二极管不可控整流的十个IGBT高频直流升压环节。对于逆变器来说,它是IGBT的SPWM高频逆变器工作模式(除了早期的晶闸管逆变器工作模式UPS电源,现在已经被淘汰)。此外,工频电机的输出变压器也是必不可少的。由于整流和逆变环节都是降压环节,所以输出侧必须有一个升压变压器作为电压调节。由于高频机具有DC/DC升压链路,因此不需要在输出侧添加升压链路(升压变压器)。对于需要安装隔离变压器的场所,高频机还可以根据需要配置隔离变压器选件,其作用也由原来的必要配置变为可选配置。UPS电源的电气结构不断更新和变化,主要得益于元器件的发展。IGBT作为UPS技术中的主要功率元件,已经越来越成熟,其容量、结构和可靠性都有了很大的提高,加上UPS的数字化程度。新一代大中型UPS电源主流结构的不断深入推进,已经从原来的工业变频机转变为高频机(就像过去晶闸管逆变器被大功率晶体管GTR取代,然后被IGBT逆变器取而代之)。UPS电气结构的更新,最直接的影响是UPS主机体积和质量的降低,更重要的是电气性能的提高。

在早期的大中型UPS主电路结构中,采用晶闸管整流将输入的交流电源转换为直流电源。电池直接配置在直流母线上。当输入电源正常时,通过调整整流晶闸管对蓄电池充电,同时采用GTR或ICBT结构。桥式逆变器供电,逆变器将直流电转换为交流电,通过输出变压器的升压和滤波,最终提供纯交流输出。从其结构可以看出,从整流(交直流)到逆变(交直流)的过程中,每个环节都是一个降压环节。在这种UPS结构中,必须在输出侧增加一个升压变压器,将逆变器输出的较低恒压提高到合理的输出范围,最终提供恒定的220V/380V输出。

目前比较先进的UPS主回路结构采用不可控整流升压环节。交流输入经整流桥全波整流为直流后,采用由IGBT器件组成的DC/DC电路将电压提升到更高的恒定直流电压。并将其作为直流母线,为蓄电池充电电路和逆变器输出部分提供电能。由于直流母线电压足够高,并由IGBT高频逆变器调节,因此可以直接获得恒定的逆变器输出电压,并且可以完全省去输出升压变压器。

在以上两种UPS结构中,后者在所有的电源环节都采用了IGBT技术,因此这种结构的UPS是一种全IGBT的UPS。由于数字技术的引入,IGBT器件的开关频率大大提高。与前者相比,它在许多方面具有显著的优势。

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