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具有碳化硅功率器件的UPS更加节能

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-10 1:47:50 * 浏览: 21
如今,随着技术的发展,静态UPS的功率损耗已逐渐降低。早期采用晶闸管技术并带有输入和输出变压器的在线UPS(称为双转换UPS或IEC的“ VFI”)具有仅83%到85%的满载运行效率。目前,采用IGBT技术的高频在线交互式UPS的满载效率可以达到95%至97%。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)? ” https://”:“ http://”),document.write(unescape(“%3Cscriptsrc ='” + _ bdhmProtocol +” hm.baidu .com / h.js%3F83e8d4ba8c3dd1c5d05a795e63a2d7b4'type ='text / javascript '%3E%3C /脚本%3E”)),今天,随着技术的发展,静态UPS的功率损耗逐渐降低。早期采用晶闸管技术并带有输入和输出变压器的在线UPS(称为双转换UPS或IEC的“ VFI”)具有仅83%到85%的满载运行效率。目前,采用IGBT技术的高频在线交互式UPS的满载效率可以达到95%至97%。效率更高,热量更少当今的UPS的能效提高了15%,而制冷需求却减少了,从而提高了可靠性。模块化UPS的平均故障间隔时间(MTBF)从不到25,000小时增加到150,000小时,输出电压波形失真从5%降低到1%,噪声从95dB(A)降低到70dB(A) 。甚至减少了90%。即使使用双转换UPS,其效率也已达到96.8%,每千瓦容量的成本已降至以前的水平。这对用户有利,但是制造商从UPS中获利的方式是提供售后服务。欧洲制造商生产的UPS基本上已经消除了变压器,在北美,无变压器UPS仍然是新事物。 APC等制造商也采用了在线交互式拓扑结构。尽管没有频率保护,但从技术上讲它不是“在线”类型,尽管如此,这种架构的UPS在稳定的电网中仍然可以很好地工作。上世纪90年代,Invertomatic在瑞士推出了经济模式UPS(ECO模式,工作原理如图所示),但市场销售情况并不乐观。之后,行业制造商推出的模块化UPS解决了大多数数据中心的部分负载问题。经济模式的原理很简单:当市电稳定后,UPS会自动切换到旁路模式以减少功率损耗,特别是对于没有变压器设计的UPS。在这种模式下,UPS整流器仍在为电池充电(比飞轮UPS所需的更多)。低得多的功率),并且逆变器处于待机模式,并打开旁路(晶闸管开关)向负载供电,直到出现异常功率为止。此时,UPS的静态开关将负载转移到逆变器并以这种模式运行。 UPS的一个重大缺点是,当UPS旁路运行时,它不能提高电能质量。现在,有一些“高级”经济模式UPS的切换时间为2毫秒,而不是4毫秒,其中一些可以监视负载失真并做出有关电网的决策,但是基本思想保持不变。如果电源稳定,则可以节省能量。但是,这通常是有风险的,经济模型也不例外。只要电源出现偏差,负载就会从旁路切换到正常模式,这完全与双转换UPS提供的保护相反。这种切换对负载构成风险。尽管这种风险可能很小,但用户必须平衡他们的回报。随着电费的上涨和概念的普及,经济模型已被接受,但是效率并不总是用户期望的最重要的指标。使用碳化硅(SiC)的UPSUPS更加节能高效。 UPS以经济模式运行的UPS具有很大的优势,但将发达的碳化硅技术与经济模式相结合将具有更大的优势。目前,晶体管制造是传统的晶闸管器件。对于UPS,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)变得越来越强大和可靠。但是,带有IGBT器件的UPS具有明显的缺点。开关速度越快(以获得更高的精度),功率损耗就越大。这主要是因为上限e模块效率为96.8%,使用碳化硅器件从理论上讲可以将双转换UPS的效率提高到98%至99%。自1893年以来就开始大量生产合成碳化硅粉末。由碳化硅制成的IGBT的初始成本非常高,但节能效果也很显着,所有这些都不会将关键负载转移到电网上,也不会增加电力转换风险。在模块级别,碳化硅具有两个主要优点:较小的芯片尺寸和较低的动态损耗。在系统级别,可以通过多种方式利用这些优势。由于低动态损耗而导致的输出功率的显着增加将提供减轻重量和体积的机会。值得一提的是,无需增加额外的冷却能力就可以实现功率的增加,因为与晶闸管器件相比,碳化硅可以降低实际损耗,并且在相同的冷却条件下可以获得更高的输出功率。低功率损耗可以提高能源效率,并允许设计更高效的逆变器,因此应用于UPS可以更高效,更节能。作者简介文阳,现就职于深圳市英威特电源有限公司。2010年大学毕业后,他从事UPS硬件的开发,并参与了公司多个系列UPS的开发。