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祥华电力高级机电工程师讲述:如何正确选择工频机UPS电源与高频机UPS电源

文章出处:www.cdbaykee.cn   信息来源:四川祥华电力官网   作者:UPS电源厂家   时间:2020年10月15日   浏览量:    【字体:

随着计算机在各行各业的广泛应用,负载对供电质量的要求越来越高,各行业部门都普遍采用了安全可靠的UPS供电系统作为电源保障;也随着计算机、电力电子领域的新技术、新理念的不断发展而进步,UPS电源产品性能上、外观尺寸上、对环境的适应性及可靠性方面,都有了显著的提高。而UPS电源根据不同的工作方式,可分为工频UPS电源与高频UPS电源设备。

如何正确选择工频UPS电源与高频UPS电源

本期,四川祥华电力高级机电工程师将根据工频UPS电源与高频UPS电源的不同,详细讲述《如何正确选择工频UPS电源与高频UPS电源》专题内容。

工频机结构UPS与高频机结构UPS的区别

 

1、电路结构的区别

在工频机结构UPS电路中,主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压,不存在高频的开通和关断控制。由于SCR整流器属于降压整流,因此直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低,要使输出相电压能够得到恒定的220V电压,就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

高频机结构UPS整流属于升压整流,其输出直流母线的电压比输入线电压的峰值高,一般典型值为800V左右,如果电池直接挂接母线,所需要的标配电池节数达到67节,这样给实际应用带来极大的限制。

2、性能指标的区别

(1)输入功率因数

中大功率的三相工频机UPS电源在6脉冲整流的情况下输入功率因数约为0.8,12脉冲整流选配谐波滤波器的条件下输入功率因数也低于0.95,而且增加设备量,会加大了用户的投资成本和占地面积。

高频机UPS电源在不加任何外来设备的情况下输入功率因数大于0.99,从理论上说,后备发电机容量可与UPS电源一致,节省了投资和占地面积。

(2)能量损耗

在相同输入功率因数的前提下,二者的效率相差约5%,比如同为400kVA的UPS电源为例,工频UPS电源每年要比高频UPS电源多消耗近250万度电。

(3)对外干扰

UPS电源的对外干扰一般有两种,一种是听得到的机械噪声,一种是听不到的电噪声,工频UPS电源会产生这两种噪声,电噪声会影响机器的稳定度,机械噪声影响人的身心健康,降低工作效率。

高频UPS电源由于工作在20kHz以上,20kHz是人的耳朵听不到的频率,使工作环境安静下来。又由于一般的高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上,几乎是线性,所以对外干扰几乎为零。

(4)体积和重量

工频UPS电源由于配备输出变压器以及50Hz的电感电容等低频器件,使得体积、重量都很大。高频机在体积和重量上与之相比具有明显的优势。

(5)设计技术

工频UPS电源早期采用的是模拟技术,现在一般发展为数字与模拟相结合的技术。模拟技术的可靠性要比数字技术低。高频UPS电源技术是一种全数字化技术,可靠性很高。
 

工频UPS电源与高频UPS电源的选择

 

1、在可靠性方面,工频机要优于高频机

工频UPS电源采用晶闸管(SCR)整流器,该技术经过半个多世纪的发展和革新,已经非常成熟,其抗电流冲击能力非常强。由于SCR属于半控器件,不会出现直通、误触发等故障。相比而言,高频机采用的IGBT高频整流器虽然开关频率较高,但是IGBT工作时有严格的电压、电流工作区域,抗冲击能力较低。因此在总体可靠性方面,IGBT整流器比SCR整流器低。

2、在环境适应性方面,高频机要优于工频机

高频UPS电源是以微处理器作为处理控制中心,将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处理器中,以软件程序的方式来控制UPS电源的运行。因此,体积、重量等方面都有明显的降低,噪音也较小,对空间、环境影响小,因此比较适合于对可靠性要求不太苛刻的办公场所。正因为如此,许多厂家的中小功率UPS电源普遍推出了高频机。

3、在负载对零地电压的要求方面,工频机要优于高频机

大功率三相高频机零线会引入整流器并作为正负母线的中性点,这种结构就不可避免地造成整流器和逆变器高频谐波耦合在零线上,抬升零地电压,造成负载端零地电压抬高,很难满足IBM、HP等服务器厂家对零地电压小于1V的场地需求。另外,在市电和发电机切换时,高频机往往因零线缺失而必须转旁路工作,在特定工况下可能造成负载闪断的重大故障。工频机因整流器不需要零线参与工作,在零线断开时,UPS电源可以保持正常供电。

图:四川祥华电力工频UPS电源设备
图:四川祥华电力工频UPS电源设备

四川祥华电力工频UPS电源与高频UPS电源

 

1、工频UPS电源

四川祥华电力工频UPS电源从输入输出相数看,可分为三进三出、三进单出、单进单出三种UPS电源设备;单机容量涵盖10kVA~800kVA;采用DSP数字化控制技术,运行稳定可靠,成功应用于南京青奥会、深圳大运会等重大工程。

2、高频UPS电源

四川祥华电力高频UPS电源从输入输出相数看,可分为三进三出、三进单出、单进单出三种UPS电源设备;单机容量涵盖1kVA~120kVA;全系列产品的整流器和逆变器同时采用了新型三电平IGBT功率变换技术。整流器和逆变器的电源效率都可达97%以上,整流器的输入功率因数0.99,电流谐波失真度小于5%。逆变器输出电压谐波失真度1%。具有环保、高效、节能的新一代大功率UPS电源产品。

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