UPS工频机与高频机的比较.docVIP

UPS工频机与高频机的比较 　　1、高频机与工频机的特点 　　 　　UPS按设计电路工作频率分为工频机和高频机，工频机和高频机的结构特点如下。 　　 　　(1)工频机：以传统的模拟电路原理来设计，机器内部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都较大，一般在带载较大运行时存在较小噪声，但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强，可靠性及稳定性均比高频机强。 　　 　　(2)高频机：利用高频开关技术，高频机逆变频率一般在20kHz以上。但高频机在恶劣的电网及环境条件下耐受能力差，较适用于电网比较稳定及灰尘较少、温/湿度合适的环境。UPS发展的方向是高频化、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、节约空间等。小型化的前提是高频化，只有高频化才可实现小型化。小型化的第一个目标就是取消输入/输出隔离变压器。以前由于技术、器件和材料的原因，给UPS加入了输入/输出隔离变压器，使得产品笨重、性能差、耗能大而且价格贵。后来由于新器件的问世，1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器，近几年由于技术的进一步发展和成熟，推出了半桥逆变器变换方案，又成功地取消了输出隔离变压器，使UPS的性能又有了很大程度的提高，这就是人们所说的高频机，它进一步使UPS缩小了体积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。所以国际上的知名公司大都放弃了带有输出隔离变压器UPS的生产。 　　 　　2、高频机与工频机比较　　 　　高频机与工频机比较而言：尺寸小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪声低，适合于办公场所，性价比高(同等功率下价格低)，对空间、环境影响小，相对而言，高频UPS对复印机、激光打印机和电动机引起的冲击(SPIKE)和暂态响应(TRANSIENT)易受影响，由于工频机的变压器把市电与负载隔离，在市电恶劣的环境下，工频机比高频机能提供更安全和可靠的保护，在某些场合如医疗等，要求UPS有隔离装置，因此，对工业、医疗、交通等应用，工频机是较好的选择。两者的选择要根据用户的不同、安装环境、负载情况等条件权衡考虑。 　　 　　高频机不带隔离变压器，其输出中性线存在高频电流，主要来自市电电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等，其干扰电压不仅数值高而且难以消除。而工频机的输出地电压低，而且不存在高频分量，对于计算机网络的通信安全来讲，更加重要。 　　 　　高频机输出没有变压器隔离，如果逆变功率器件发生短路，则直流母线(DCBUS)上的高直流电压直接加到负载上，这是安全隐患，而工频机则不存在此问题。高频机与工频机性能比较的指标见下表： 　　 　　表1高频机与工频机性能比较的指标 高频UPS 工频UPS 过载能力 一般 较强 抗输入浪涌能力 一般 较强 输出抗冲击、短路能力 一般 较强 输入PF值 0.99 0.7 整机效率 75%~85% 85%~90% 功率密度 高 小 零地电压 相对较差 相对较好 输出元器件 多 少 功率器件容量 小 大 故障时器件损坏程度 高 低 可靠性 一般 好 可维护性 较复杂 简易 质量 小 大 体积 小 大 与发电机适应力 较差 较好 　　 　　　　 　　从以上的比对中可以清晰地看出工频机在很多方面优于高频机。对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为首选。工频机的特点是简单，存在的问题是： 　　 　　1)输入输出变压器尺寸大。 　　 　　2)用于消除高次谐波的输出滤波器尺寸大。 　　 　　3)变压器和电感产生音频噪声。 　　 　　4)对负载和市电变化的动态响应性能较差。 　　 　　5)效率低。 　　 　　6)输入无功率因数校正，对电网污染较严重。 　　 　　7)成本高，特别对于小容量机型，无法与高频机相比。 　　 　　世界知名UPS厂商在技术选型和将来发展趋势上都是以高频为绝对主力方向的，30kVA及以下的UPS都以高频机为主，这与高频机负载动态响应速度快，能量密度高，体积小，噪声小，价格低(特别是小机)有很大关系，特别是高频机可以做到输入有源功率因数校正，真正代表将来绿色电源的发展趋势。 　　 　　3、电路结构 　　 　　工频机与高频机的概念主要是对整流部分而言，工频机是可控整流，传统技术最好可做到12相整流;而高频机的整流是二极管不控整流十IGBT的高频直流升压环节。对逆变器而言都是IGBT的SPWM高频逆变工作方式(除早期的可控硅逆变工作模式UPS，目前已经淘汰)。另外，工频机的输出变压器必不可少，由于其整流逆变等环节均为降压环节，因此在输出侧必须有升压变压器作为电压的调整。而高频机由于具有DC/DC升