高頻UPS與工頻UPS的區(qū)別.doc

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1、目前，UPS通常分為工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和和高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS兩種。以下就這兩種UPS的定義和區(qū)別做一簡單介紹。　　1.工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS與高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的定義　　工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS是按其設(shè)計(jì)電路工作頻率來區(qū)分的。工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS是以傳統(tǒng)的模擬電路原理設(shè)計(jì)，由可控硅SCR整流器、IGBT逆變器、旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，顧名思義叫工頻UPS?！　《哳l機(jī)結(jié)構(gòu)UPS通常由IGBT高頻整流器、電池變換器、逆變器和旁路組成。IGBT可以通過控制加在門極的驅(qū)動來控制其開通與關(guān)斷，IGBT整流器開關(guān)頻率通常在幾k到幾十kHz,甚

2、至高達(dá)上百kHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻機(jī),因此稱為高頻UPS。　　2.工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS與高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的區(qū)別　　(1)電路結(jié)構(gòu)的區(qū)別　　在工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS電路中，主路三相交流輸入經(jīng)過換相電感接到三個(gè)SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過控制整流橋SCR的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)輸出直流電壓值。由于SCR屬于半控器件，控制系統(tǒng)只能夠控制開通點(diǎn)，一旦SCR導(dǎo)通之后，即使門極驅(qū)動撤消，也無法關(guān)斷，只有等到其電流為零之后才能自然關(guān)斷，所以其開通和關(guān)斷均是基于一個(gè)工頻周期，不存在高頻的開通和關(guān)斷控制。由于SCR整流器屬于降壓整流，因此直流母線電壓經(jīng)逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低，要使輸出相電壓能

3、夠得到恒定的220V電壓，就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。　　相比而言，高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS整流屬于升壓整流，其輸出直流母線的電壓比輸入線電壓的峰值高，一般典型值為800V左右，如果電池直接掛接母線，所需要的標(biāo)配電池節(jié)數(shù)達(dá)到67節(jié)，這樣給實(shí)際應(yīng)用帶來極大的限制。因此一般高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS會單獨(dú)配置一個(gè)電池變換器，市電正常的時(shí)候電池變換器把800V的母線電壓降壓到電池組電壓;市電故障或超限時(shí)，電池變換器把電池組電壓升壓到800V的母線電壓。由于高頻機(jī)母線電壓為800V左右，所以逆變器輸出相電壓可以直接達(dá)到220V，逆變器之后就不再需要升壓變壓器。因此，隔離變壓器是工頻機(jī)與高頻機(jī)在

4、組成上的主要區(qū)別?！　」ゎl機(jī)結(jié)構(gòu)UPS都有輸出變壓器，在多機(jī)并聯(lián)時(shí)就會出現(xiàn)多個(gè)變壓器的并聯(lián)。變壓器的并聯(lián)是電力行業(yè)盡量避免的情況，因?yàn)樽儔浩鞑⒙?lián)時(shí)的環(huán)流不可避免，環(huán)流的長期存在將導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短。而高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS因沒有輸出變壓器，所以幾乎沒有環(huán)流?！　∮械挠脩粽J(rèn)為變壓器可以起到具有抗干擾和緩沖負(fù)載突變的作用，其實(shí)并非如此。UPS負(fù)載的用電要求必須有零線，如果沒有工頻結(jié)構(gòu)UPS沒有輸出隔離變壓器，將一根火線硬性接零線，就會導(dǎo)致UPS的工作不正常。因此說，輸出隔離變壓器是工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS必不可少的為了變壓和隔離零線的目的而接入的一部分，而不具備為用戶負(fù)載隔離干擾和緩沖負(fù)載突變的

5、功能?！　?2)性能指標(biāo)的區(qū)別　　能耗是各行業(yè)數(shù)據(jù)中心和機(jī)房面臨的難題，因此節(jié)能減排的負(fù)載和供電設(shè)備，而當(dāng)前的工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在節(jié)能減排上主要有以下區(qū)別：　　①輸入功率因數(shù)　　中大功率的三相工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在6脈沖整流的情況下輸入功率因數(shù)約為0.8，不但對外有干擾，而且要求前面的發(fā)電機(jī)功率要3倍于UPS容量，即使在12脈沖整流選配諧波濾波器的條件下輸入功率因數(shù)也低于0.95，而且增加設(shè)備量，加大了用戶的投資成本和占地面積。而高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在不加任何外來設(shè)備的情況下輸入功率因數(shù)大于0.99，從理論上說，后備發(fā)電機(jī)容量可與UPS一致，節(jié)省了投資和占地面積?！　?/p>

6、②能量損耗　　在相同輸入功率因數(shù)的前提下，二者的效率相差約5%，比如同為400kVA的UPS為例，工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS每年要比高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS多消耗近250萬度電。　　目前容量較大的機(jī)房大都采用了400kVA工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS，配12脈沖整流和諧波濾波器，負(fù)載功率因數(shù)為0.8。表1是一家金融單位5000kVA的數(shù)據(jù)中心在對400kVA工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和600kVA高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS(負(fù)載功率因數(shù)0.9)進(jìn)行選擇時(shí)的比較。如表1所示?！　　捎?00kVA工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS產(chǎn)品時(shí)的凈占地面積約43平方米，而采用600kVA高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的凈占地面積約23平方米?！　　捎?00kV

7、A工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS產(chǎn)品時(shí)的總重量大于50噸，而采用600kVA高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的總重量還不足15噸?！　　捎?00kVA高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS比采用400kVA工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS每年節(jié)約250萬度電?！　?jù)測算，節(jié)約250萬度電相當(dāng)于減少了1960噸二氧化碳的排放量。　?、蹖ν飧蓴_　　UPS的對外干擾一般有兩種，一種是聽得到的機(jī)械噪聲，一種是聽不到的電噪聲，工頻機(jī)UPS會產(chǎn)生這兩種噪聲，電噪聲會影響機(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?！　《哳l機(jī)UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是