定义
1、高频机:利用高频开关技术,以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS,俗称高频机,高频机体积小、效率高。
2、工频机:采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机,主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。
2、 高频机VS工频机
2-1高频机不带隔离变压器,其输出零线存在高频电流,主要来自市电电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等,其干扰电压不仅数值高而且难以消除。而工频机的输出零地电压更低,而且不存在高频分量,对于计算机网络的通信安全来讲,更加重要。 2-2高频机输出没有变压器隔离,如果逆变功率器件发生短路,则直流母线(DC BUS)上的高直流电压直接加到负载上,这是安全隐患,而工频机则不存在此问题。
2-3工频机的抗负载冲击能力较强。
3、性能比较
序号 比较的指标、性能 高频UPS 工频UPS
1 过载能力 一般 较强
3 输出抗冲击、短路能力一般 较强
4 输入PF值 0.99 0.7
5 整机效率 85~90% 75~85%
6 功率密度 高 小
7 零地电压 较差有高频分量 相对较好
8 输出级元器件 多 少
9 功率器件容量 小 大
10 故障时器件损坏程度 高 低
11 可靠性 一般 好
12 可维护性 较复杂 简易
13 重量 轻 重
14 体积 小 大
15 与发电机适应力 较差 好
从以上的比对中可以清晰的看出工频机在很多的方面优于高频机。对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为首选。
工频ups与高频ups的比较
多年的运行实践表明:“高频机”型UPS的故障率总是高于“工频机”型UPS的故障率。为此,我们有必要探讨其真正的原因何在?
对于工频机型UPS而言,它采用的是可控硅整流器和IGBT逆变器+内置隔离变压器的设计方案,它通过可控硅型的整流滤波器将输入的380Vac交流电源变换成432Vdc的直流高压,并在此基础上,再经由IGBT逆变器+输出隔离变压器所组成的调控电路,向外输出220Vac逆变器电源,如图1所示。在这里,输入电源的N线是与UPS中的整流器和逆变器的控制电路处于完全的“电隔离”状态。这就意味着:在这种工频机型UPS的运行中,产生于UPS内部的任何脉宽调制型的干扰均不会串入到UPS供电系统的N线上。与此同时,可能来自于供电系统的N线上任何干扰也不会影响UPS的正常运行。
要特别说明的是UPS近几十年的运行经验表明,不仅可控硅整流器本身的可靠性很高,而且带内置隔离变压器的工频型UPS,还显示出它具有抗高频干扰能力强、抗过载能力强、能有效降低零地电压、高可靠性的明显优势。对于它的输入电谐波含量的THDI值偏大的弱点,我们可以通过采用如图2a所示的12脉冲整流图1高频机与工频机“领地电压”的对比技术
的方法予以克服,从而使UPS输入电流的谐波含量THDI<4%。
对于高频机型UPS而言,它采用的是升压型(boost)的脉宽调制IGBT整流器和IGBT逆变器设计方案。在这里,通过IGBT整流器将输入380Vac电源变换成±400Vdc的直流高压(直流电压的绝对值=800Vdc),并在此基础上,经IGBT逆变器向外输出220Vac的逆变器电源。采用IGBT整流器设计方案所带来主要好处有:
(1)改善了UPS的输入谐波特性:使得UPS的输入功率因数PF>0.99,输入电流的谐波含量的THDI<3%;
(2)有利于降低成本:由于它可以直接利用从“倍压型”IGBT整流器所输出的±400Vdc直流高压电源来确保它的IGBT逆变器,能向外输出幅值为220Vac的交流电源,因此,可“省掉”逆变器的输出隔离变压器。然而,对于这种高频机型的UPS而言,它在获得上述好处的同时,却是以牺牲它的可靠性为代价的。
工频UPS电源与高频UPS电源的区别和优势缺点比较
一、 工频 UPS 工作原理存在的优越性
1. 工频 UPS ,用数字信号处理技术确保测量数据快速、灵活,从而产生快速的控制变量,确保对充电器及逆变的实时控制。
2. 工频 UPS 比高频 UPS 具有更强大的短路保护能力及更强大的过载能力。
3. laflof 由于中国市电环境的极不稳定和易受到一些外部情况的干扰,所以对短路能力及过载能力的要求也更高。采用工频 UPS ,将极大地提高负载设备的安全性与稳定性。
二、 工频 UPS 硬件配置存在的优越性
1 . 从技术上,工频 UPS 比高频 UPS 多增加了输入和输出变压器
(1). 工频 UPS 独有标配的输入 / 玻璃防指纹油 输出变压器,使电流隔离免受输入干扰。在工业环境中,有些外部设备是大的干扰输入,如泵、发动机等等。这些干扰容易造成电流波动,影响负载的安全,因此,电流隔离对于这领域尤为重要。
(2). 高频 UPS 为了降低产品成本则不含这些组件,相应的电流稳定性就不如工频 UPS 。
2 . 工频 UPS 设备零部件设计的优越性
(1). 工频 UPS 的零部件可根据客户的规格和需要设计,每个零部件都能承受较高的额定功率且具有较长的寿命,旨在确保用户设备操作过程的安全与持久。
(2). 高频 UPS 在设计上旨在降低成本,所以其零部件仅符合最低的额定功
率要求。
3 . 对工业的苛刻环境有极强的适应性
工频 UPS 主要设计在苛刻的工业环境下使用,防护等级达到了 IP54 ,而高频 UPS 不具备这种适应能力。
制服制作(1). 工频 UPS 设计的定位就是在工业环境中工作,如石化、电力、交通运输行业等等。应用于各种苛刻的工业室外环境,防止外部输入干扰,如高温、高湿、粉尘、震动、腐蚀、爆炸危险型气体及一些无法预测的环境。
(2). 工频 UPS 可适应高温环境 0~55 ℃ ,相对湿度 0%~95% ,防尘、防雨水。
诸如中国海洋石油公司,中国石化公司这样规模的大公司选择使用的工频 UPS 产品,就是因为它具备高可靠的苛刻工业室外环境适应能力。
(3). 高频 UPS 不是专为工业环境设计,所以只能安装在清洁的、较安全的、可预测的环境中。如安装于空调房、低温、无尘等环境。
4 . 工频 UPS 设备寿命的优越性
工频 传输带 UPS 设计寿命超过 20 年,而高频 UPS 设计寿命为 编织袋缝底机 3~5 年。
(1). 根据工频 UPS 销售经验,许多设备都能正常工作 15 至 30 年
(2). 工频 UPS 的设计方向就是延长系统持续工作的寿命,以符合需要长寿命保障的一些应用领域,如石化厂或电站。所以,即便是工频 UPS 早期的投入较高频 UPS 大,但在 20 年以上的时间内其产品都无需要更换设备,而且备品备件在停产后的后备储存期也相对的比高频 UPS 长很多。
(3). 高频 UPS 设计寿命仅为 3~5 年, 5 年后设备就需要更换。而且备品备件
的储备也极其有限。
5 . 方便的前端维护
工频 UPS 系统自行维护时间很长,而高频 UPS 系统自行维护时间较短。
(1). 工频 UPS 设计有方便的前端维护,并可在系统停产后长时间的提供备品备件,方便维护。且工频 UPS 使用和维护服务期都超过 20 年。
(2). 高频 UPS 的购买、使用及更换时间相对较短。
三、 工频 UPS 输出的电源质量存在的优越性
1 . 工频 UPS 独有的输入输出变压器。使电流隔离免受输入干扰的同时,也将提高最终电源输出的质量。在像石化领域一类的恶劣工业环境中,输出电源质量的优劣,将直接影响整个工厂设备、人员的安全性及生产能力。
2 . 商务型的 UPS 并不具备上述组件,所以也不具备如此强大的功能。
四、 工频 UPS 过载切换存在的优越性
1 . 活动防盗窗 强大的过载能力
工频 UPS 设计有强大的过载能力。当设备过载时,由于其具有的过载能力强,所以 UPS 切换至旁路运行的可能性很小。这将大大增加系统的安全性。因为当切换至旁路运行时,同则意味着负载不再由逆变器或蓄电池供电。
高频 UPS 的过载能力相对工频 UPS 较低,当发生意外过载时,容易由 UPS 切换至旁路运行,这将会把系统置于一个极不稳定的状态,增加了旁路开关因瞬时过载而跳闸的可能性,影响了系统的安全性。