隨著UPS電源的誕生，一致發(fā)展到現(xiàn)在，市面上或者電源廠家提供著兩類UPS電源產(chǎn)品：工頻機(jī)和高頻機(jī)。在這里鴻瑞成科技公司的技術(shù)人員有必要向大家來(lái)解釋一下工頻機(jī)和高頻機(jī)的含義以及他們之間的區(qū)別和，為用戶提供更可靠的電力保障，以及幫助大家做好預(yù)算，盡量讓大家齊納華仔刀刃上，選擇自己的UPS電源產(chǎn)品。
*，工頻機(jī)和高頻機(jī)定義和結(jié)構(gòu)上的差別：工頻機(jī)由晶閘管（SCR）整流器、IGBT逆變器、旁路和工頻隔離變壓器組成。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。主路三相交流輸入經(jīng)過(guò)換相電感接到由三個(gè)SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過(guò)控制整流橋SCR的導(dǎo)通角來(lái)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)只能控制開通點(diǎn),一旦SCR導(dǎo)通之后,即使門極驅(qū)動(dòng)撤消,也無(wú)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,不存在高頻開通和關(guān)斷控制。 由于SCR整流器屬于降壓整流,所以直流母線電壓經(jīng)逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低,要使輸出相電壓能夠達(dá)到恒定的220V電壓,就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。同時(shí),由于增加了隔離變壓器,系統(tǒng)輸出零線可以通過(guò)變壓器與逆變器隔離,明顯減少了逆變高頻諧波給輸出零線帶來(lái)的干擾。主路三相交流輸入經(jīng)過(guò)換相電感接到由三個(gè)SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過(guò)控制整流橋SCR的導(dǎo)通角來(lái)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)只能控制開通點(diǎn),一旦SCR導(dǎo)通之后,即使門極驅(qū)動(dòng)撤消,也無(wú)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,不存在高頻開通和關(guān)斷控制。 由于SCR整流器屬于降壓整流,所以直流母線電壓經(jīng)逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低,要使輸出相電壓能夠達(dá)到恒定的220V電壓,就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。同時(shí),由于增加了隔離變壓器,系統(tǒng)輸出零線可以通過(guò)變壓器與逆變器隔離,明顯減少了逆變高頻諧波給輸出零線帶來(lái)的干擾。主路三相交流輸入經(jīng)過(guò)換相電感接到由三個(gè)SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過(guò)控制整流橋SCR的導(dǎo)通角來(lái)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)只能控制開通點(diǎn),一旦SCR導(dǎo)通之后,即使門極驅(qū)動(dòng)撤消,也無(wú)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,不存在高頻開通和關(guān)斷控制。 由于SCR整流器屬于降壓整流,所以直流母線電壓經(jīng)逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低,要使輸出相電壓能夠達(dá)到恒定的220V電壓,就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。同時(shí),由于增加了隔離變壓器,系統(tǒng)輸出零線可以通過(guò)變壓器與逆變器隔離,明顯減少了逆變高頻諧波給輸出零線帶來(lái)的干擾。
高頻機(jī)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(guò)控制加在其門極的驅(qū)動(dòng)來(lái)控制IGBT的開通與關(guān)斷,IGBT整流器開關(guān)頻率通常在幾到幾十千赫之間,有時(shí)甚至高達(dá)上百千赫,相對(duì)于50Hz工頻, 稱之為高頻UPS。高頻UPS整流屬于升壓整流模式,其輸出直流母線的電壓一定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),這樣就給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很大的限制。因此一般高頻UPS會(huì)單獨(dú)配置一個(gè)電池變換器,在市電正常的時(shí)候,電池變換器把800V的母線電壓降壓到電池組電壓值;在市電故障或超*,電池變換器則會(huì)把電池組電壓升壓到800V的母線電壓,從而實(shí)現(xiàn)電池的充放電管理。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,逆變器之后就不需要升壓變壓器了,但是沒(méi)有隔離效果。
第二、性能對(duì)比：工頻機(jī)和高頻機(jī)的性能對(duì)比工頻機(jī)和高頻機(jī)的性能對(duì)比工頻機(jī)和高頻機(jī)的性能對(duì)比工頻機(jī)和高頻機(jī)的性能對(duì)比 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高頻功率器件不斷問(wèn)世,中小功率段的UPS產(chǎn)品也逐步高頻化。高頻UPS具有功率密度大、體積小、重量輕的特點(diǎn),但在高頻UPS功率段向中大功率過(guò)渡的過(guò)程中,高頻拓?fù)銾PS在使用過(guò)程中暴露出一些固有缺點(diǎn),并影響到UPS的安全使用和運(yùn)行。零地電壓抬升和電池架帶電問(wèn)題零地電壓抬升和電池架帶電問(wèn)題零地電壓抬升和電池架帶電問(wèn)題零地電壓抬升和電池架帶電問(wèn)題可以看到,大功率三相高頻機(jī)零線會(huì)引入整流器并做為正負(fù)母線的中性點(diǎn),此種結(jié)構(gòu)不可避免地造成整流器和逆變器高頻諧波耦合在零線上,抬升零地電壓,造成負(fù)載端零地電壓抬高,很難滿足IBM、HP等服務(wù)器廠家對(duì)零地電壓小于1V的場(chǎng)地需求。 某型號(hào)高頻UPS的電池變換器采用高頻Buck/Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),變換器缺少必要的濾波裝置。自1947年*晶體管問(wèn)世,隨后不到十年,晶閘管整流器在晶體管漸趨成熟的基礎(chǔ)上問(wèn)世,至今晶閘管已歷時(shí)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展和革新,耐受高電壓、大電流晶閘管技術(shù)已非常成熟,其抗電流沖擊能力非常強(qiáng)。晶閘管是半控器件,不會(huì)出現(xiàn)直通、誤觸發(fā)等故障。相比而言,上世紀(jì)80年代初問(wèn)世的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）有許多優(yōu)點(diǎn),其開關(guān)頻率可在幾至幾百千赫之間,是目前高頻UPS主要功率器件。但是,IGBT有嚴(yán)格的電壓、電流工作區(qū)域,抗沖擊能力有限。在可靠性方面,IGBT一直比晶閘管差。根據(jù)大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),采用晶閘管的整流器故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于IGBT整流器的故障率,前者大約為后者的1/4。 工頻機(jī)通常采用晶閘管整流器,而高頻機(jī)多采用IGBT整流器。因此,工頻機(jī)在可靠性方面優(yōu)于高頻機(jī)。而大功率UPS可靠性是用戶關(guān)注的*要素。目前市面上銷售的多款工頻機(jī)產(chǎn)品在用戶端都有很好的口碑,并通過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間和復(fù)雜電網(wǎng)的實(shí)際驗(yàn)證。
第三、由于變壓器屬于磁—電儲(chǔ)能器件.當(dāng)負(fù)載發(fā)生階躍突變時(shí),動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好,即抗沖擊能力強(qiáng).而高頻機(jī)抗沖擊能力弱:沒(méi)有儲(chǔ)能器件緩沖,其輸出特性較軟,無(wú)法抗拒負(fù)載沖擊。變壓器屬于感性器件,與輸出濾波電容組成LC低通道濾波電路,凈化了UPS輸出.高頻機(jī)由于逆變調(diào)制頻率較高,UPS輸出的諧波分量較大,易造成電纜及設(shè)備發(fā)熱老化。由于變壓器的隔離作用,能有效抑制零地電壓,保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全.高頻機(jī):無(wú)有效一直零地電壓的能力。工頻機(jī)在設(shè)計(jì)上屬于工業(yè)類機(jī)型,能適應(yīng)較惡劣電源環(huán)境和使用環(huán)境.高頻機(jī)從設(shè)計(jì)上講是zui求低成本,其可靠性較差,應(yīng)在較好的環(huán)境中使用。較高頻機(jī)重,由于變壓器使用有色金屬制造,成本比高頻機(jī)高.高頻機(jī)優(yōu)點(diǎn):重量較輕,體積小.省去了變壓器,降低了制造成本。工頻機(jī)控制電路簡(jiǎn)潔，可靠性高，單體積大，重量大，噪音偏高，價(jià)格高。高頻機(jī)電路稍顯復(fù)雜,可靠性比工頻機(jī)低，單輸入功率因數(shù)高（省電），題極小，重量輕，噪音小，價(jià)格便宜。
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