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UPS工频机与高频机的比较

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-29 23:07:52 * 浏览: 18
全球知名的UPS制造商将高频作为技术选择和未来发展趋势的绝对主力军。最高30kVA的UPS主要是高频机。这具有快速的动态响应速度和能量密度。高,小尺寸,低噪声,低价格(尤其是小型机器)有很多工作要做,特别是高频机器可以进行输入有功功率因数校正,这真正代表了未来绿色电源的发展趋势。全球知名的UPS制造商将高频作为技术选择和未来发展趋势的绝对主力军。最高30kVA的UPS主要是高频机。这具有快速的动态响应速度和能量密度。高,小尺寸,低噪声,低价格(尤其是小型机器)有很多工作要做,特别是高频机器可以进行输入有功功率因数校正,这真正代表了未来绿色电源的发展趋势。 1.工频机和高频机的介绍(1)工频机:根据传统的模拟电路原理设计的,其内部功率器件(如变压器,电感器,电容器等)比较大,且通常在大负载下运行有时噪音较小,但是该模型在恶劣的电网环境条件下具有较强的电阻性能,并且其可靠性和稳定性比高频电机强。 (2)高频机:采用高频开关技术,高频机的变频器频率一般在20kHz以上。但是,该高频机在恶劣的电网和环境条件下具有较差的耐受性,并且更适合于电网相对稳定,粉尘少且温度/湿度合适的环境。 UPS的发展方向是高频,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,节省空间等。小型化的前提是高频。只有高频才能实现小型化。小型化的一个目标是消除输入/输出隔离变压器。过去,由于技术,设备和材料的原因,在UPS中增加了输入/输出隔离变压器,使产品体积大,性能差,能耗大且价格昂贵。后来,由于新设备的出现,美国IPM公司于1980年首次推出的新解决方案成功取消了输入隔离变压器。近年来,由于技术的不断发展和成熟,引入了一种半桥逆变器转换方案,并成功取消了输出隔离变压器,极大地提高了UPS的性能。这就是所谓的高频机。它进一步减小了UPS的尺寸,提高了性能,减轻了重量,提高了效率,并降低了成本。这降低了成本,提高了可靠性。因此,大多数国际知名公司都放弃了带输出隔离变压器的UPS生产。 2.高频机与工业变频机的比较。相比之下,高频机和工业变频机:体积小,重量轻,运行效率高(运行成本低),噪音低,适合办公场所,性价比高(同功率)(价格低),影响小在空间和环境上。相对而言,高频UPS对复印机,激光打印机和电机的冲击(SPIKE)和瞬态响应(TRANSIENT)容易受到影响。电力与负载隔离。在城市电力的严酷环境下,工业用频率机器可以比高频机器提供更安全和可靠的保护。在某些情况下,例如医疗,UPS需要具有隔离装置。因此,对于工业,医疗,运输等领域的应用,工频机是一个较好的选择。应当根据不同用户的条件,安装环境,负载和其他条件来考虑两者的选择。高频机没有隔离变压器,其输出中性线有高频电流,主要来自公用电网的谐波*,UPS整流器的脉动电流和高频变频器,以及负载的谐波。值很高,很难消除。工频机的输出地电压低,不存在高频分量,对于计算机网络的通信安全性更为重要。高频机的输出没有变压器隔离。如果逆变器电源设备发生短路,则直流母线(DCBUS)上的高直流电压将直接添加到负载中。这是一种安全隐患,但是变频电机没有此问题。通过比较可以清楚地看到,在许多方面,工频机均优于高频机。对于具有更高可靠性要求的电源保护方案中的某些重要和关键部分,还应使用工频机。工频机的特点是简单,存在的问题是:1)输入输出变压器的尺寸较大。 2)用于消除高次谐波的输出滤波器的尺寸很大。 3)音频噪声是由变压器和电感器产生的。 4)对负载和电源变化的动态响应较差。 5)效率低。 6)输入没有功率因数校正,对电网造成严重污染。 7)成本高,尤其是小容量机型,这是高频机无法比拟的。全球知名的UPS制造商将高频作为技术选择和未来发展趋势的绝对主力军。最高30kVA的UPS主要是高频机。这具有快速的动态响应速度和能量密度。高,小尺寸,低噪声,低价格(尤其是小型机器)有很多工作要做,特别是高频机器可以进行输入有功功率因数校正,这真正代表了未来绿色电源的发展趋势。 3.电路结构工业变频器和高频机的概念主要用于整流部分。工业变频器是可控整流的。传统技术可以实现12相整流,而高频机整流则是二极管不受控整流。 IGBT高频直流升压链路。对于逆变器,它们都是IGBT SPWM高频逆变器工作模式(早期的可控硅逆变器工作模式UPS已被淘汰)。另外,工业变频器的输出变压器是必不可少的。由于其整流和逆变器是降压步骤,因此必须在输出侧将升压变压器用作稳压器。由于高频电机具有DC / DC升压步骤,因此无需在输出侧添加升压步骤(升压变压器)。对于需要配备隔离变压器的场所,高频机还可以根据需要配备可选的隔离变压器。 ,其作用也从原来的必需配置更改为可选配置。 UPS的电气结构已更改。主要由于组件的发展,IGBT作为UPS的主要功率组件技术更加成熟。它在容量,结构和可靠性方面已大大提高。此外,UPS的数字化程度仍在继续。深刻地将新一代大中型UPS的主流结构从原来的工频机提升到了高频机(正如晶闸管逆变器被大功率晶体管GTR取代,然后被IGBT逆变器取代) 。 UPS电气结构更新的最直接作用是减小UPS主机的尺寸和质量,更重要的是,改善电气性能。在早期的大中型UPS主电路结构中,晶闸管整流器用于将输入的交流电整流为直流电。电池直接配置在直流总线上。当输入市电正常时,通过整流晶闸管调节为电池充电。桥式逆变器供电。逆变器将直流电转换为交流电,最后通过输出变压器的升压和滤波提供纯净的交流电输出。从其结构可以看出,在从整流(从交流到直流)到逆变器(从直流到交流)的过程中,每个环节都是一个降压步骤。在这种结构的UPS中,必须增加输出侧的变压器将较低的恒定电压增加到逆变器输出到合理的输出范围,最后提供恒定的220V / 380V输出。目前,更先进的UPS主电路结构使用不受控制的整流和升压。将交流输入通过整流桥全波整流为直流后,由IGBT组件组成的DC / DC电路将升压至更高的恒定DC电压。它用作直流母线,为电池充电电路和逆变器输出提供电源。由于IGBT高频逆变器调整后直流母线电压足够高,因此可以直接获得恒定的逆变器输出电压,从而可以完全消除输出升压变压器。在以上两种类型的UPS结构中,后者在所有电源链路中均使用IGBT技术,因此这种类型的UPS是完整的IGBT UPS。由于数字技术的引入,IGBT组件的开关频率已大大提高。与前者相比,它在许多方面都具有明显的优势。