模块化架构是模块化架构是UPS技术发展的必然趋势技术发展的必然趋势
本文旨在通过阐述UPS的发展历史及对比各类UPS的优劣势,帮助用户识别UPS产品发展的趋势所在。
目前UPS产品在行业应用已有五十余年的历史,其为保障关键设备和业务的不间断运行做出了卓越的贡献。随着信息化建设
的不断推进,需要UPS保护的场景越来越多,其作用愈发重要。当前市场上存在工频机、高频塔式机、高频模块化UPS三类
产品,其利弊优劣众说纷纭,令用户感到十分困惑。本文旨在通过阐述UPS的发展历史及对比各类UPS的优劣势,帮助用户
识别UPS产品发展的趋势所在。
一、从工频机一、从工频机UPS到高频塔式机到高频塔式机UPS的发展的发展
工频机结构UPS技术出现在上世纪70年代,因其整流工作频率与电网频率一致而得名。受制于当时半导体技术发展,逆变器
中IGBT器件耐压只能做到600V,故母线电压受限,逆变器输出电压不能做到380V;而且工频机逆变器是全桥电路,输出为三
相火线,无法满足单相IT负载和三相四线制负载的需求,必须进行Δ-Y转换。为解决这些问题,厂家在工频机逆变器输出端加
入了变压器用于升压和产生中线,以使输出电压满足负载的要求,这便是工频机内置变压器的真实目的。图-1所示为工频机的
典型拓扑。
图-1工频机典型拓扑
而到上世纪90年代,第三代沟槽型IGBT面世,其耐压能力提升至1200V,促使了UPS技术的革新。通过整流侧高频升压电路
将母线电压提升至700V左右,逆变器输出电压可以做到380V,输出变压器得以取消。而这种整流逆变电路都工作在高频(几
kHz以上)且没有输出变压器的UPS就被称为高频UPS.图-2所示为一典型的高频机拓扑。
图-2高频机典型拓扑
二、高频二、高频UPS与工频与工频UPS的对比的对比
1.工频机输入功率因数低、谐波高
工频机UPS采用可控硅半控整流,6脉冲整流UPS输入功率因数低于0.7,谐波高达30%;12脉冲整流UPS输入功率因数最高
仅为0.8,谐波高达15%,即使加上谐波处理措施,功率因数最高也只能改善至0.95.相比之下,高频机采用IGBT-PFC全控整
流,输入功率因数业界均可做到0.99,谐波电流小于3%.严重的谐波污染不仅可能干扰其他设备无法工作、使控制与保护器件
误动作外,而且直接导致投资大幅增加:客户需要购买额外的谐波处理设备降低谐波;如果前端接柴油发电机备电,发电机的
容量要配置为UPS容量的2-3倍,同时前级配电器件、线缆等均需要提升20%左右,而高频机只需前端发电机容量配置为UPS
容量的1.2-1.5倍即可,配电容量和UPS容量保持一致或略高。
2.工频机功耗大
有三个因素导致工频UPS效率低于高频UPS.一是工频UPS整流为降压拓扑,器件工作电流大,无论是内部线路无论是线性损
耗还是平方损耗都比高频机高;二是因输出需要升压的原因工频机比高频机多内置一个输出变压器,致使工频机效率下降2%-