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工频机与高频机的区别

  来源:  作者:zxz
        一、 工频机UPS和高频机UPS的一般概念 
        静止变换式(工频机结构UPS)技术出现在上个世纪70年代,随着IT技术的出现与发展,工频机UPS组件暴露出巨大缺陷,如体积大、重量大、功耗大和输入功率因数低等,大大影响了数据中心的可靠性,由此,新的UPS技术问世了。为了区别传输UPS,就命名伟高频机UPS。
原来输入输出都工作在50HZ并有输出变压器的电路结构就称作工频机UPS;而新问世的输入输出电路都工作在20KHZ以上且没有输出变压器的电路结构就称为高频机UPS。
        二、 高频UPS比工频机UPS的优势
        1、 输入功率因数高
        工频机UPS一般在200KVA以下的输入电路都采用了可控硅6脉冲整流,输入功率因数不超过0.8,谐波电流有30%之大。如前端接发电机,其容量至少要3倍于UPS功率;单相小功率UPS,发电机的容量至少要5倍。而任何容量的高频机UPS的输入功率因数都可达到0.99直至更高,谐波电流小于5%,发电机配比可以做到1:1。
        2、 本身功耗小
         在同样指标下,如要求输入功率因数为0.95以上时,工频机UPS就必须外加谐波滤波器或改为12脉冲整流,再加上输出变压器,由于此二者的影响,使得工频机UPS的效率比高频机UPS低至少5%。如同样是100KW的容量时,工频机每年要比高频机多消耗5万度电。
        3、 对外干扰小
        高频机UPS工作在20KHZ以上,人耳根本听不到,工作环境安静。同时高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上,几乎是线性,对外干扰几乎为零。
        4、 体积小、重量轻
        工频机UPS存在输出变压器和适应50HZ的电感电容等低频器件,使得体积重量都很大。比如某品牌200KVA工频机UPS重达1380Kg,而同是该品牌250KVA高频机UPS重量只有830Kg。 
         5、 全数字技术
        工频机UPS最初采用是模拟技术,现在一般发展为数字与模拟相结合的技术。而高频机UPS是全数字化技术,数字技术的可靠性要 高于模拟技术。
        6、 对电网的适应能力强
         工频机UPS适应输入电压15%的变化已很不易,而高频机UPS可适应输入电压30%以上的变化,大大延长了电池的寿命。
        7、 能将并机环流衰减至几乎为零
        工频机UPS的并联就是变压器的直接并联,而变压器的直接并联最容易产生很大的环流,高频机UPS由于没有输出变压器,它们的并联可以看出这里的环流路径上处处是障碍,小于2V的电压差根本性不成环流。由此可见,高频机UPS完全替代工频机UPS成为数字化时代的主流趋势,是不可逆转的技术变革,是不以人的客观意志为转移的。
至于市面上流传的“工频机UPS有输出变压器,可以抗干扰、缓冲负载浪涌电流、隔直流、适应电网电压的冲击和变化等优点”言论,到底是不是科学,是不是“实如所言”,非常值得商榷。
        UPS的基本功能是什么,UPS是电压源,电压源的基本功能就是输出电压动态性能要好。即无论负载在允许范围内如何变化,电压总是稳定的,根本不允许变压器对负载进行什么“抵抗”或“缓冲”还有人说“变压器可在逆变器功率损坏时隔断直流电流到负载的通路”,我们看一看变压器是否有隔直流的功能。假如不用来变换交流电而是施加直流,电池组开关S闭合,由于变压器绕组内阻相当小(近似于短路),就会在电池组和变压器初级绕组之间形成相当大的电流,一直到将电池组、导线或绕组烧断为止,阻隔直流从何谈起。
        下面就来讨论逆变器功率损坏情况:断开或穿通(短路)。一个极性就意味着含直流成分,直流电流分量在变压器初级绕组中的积累会使绕组达到饱和状态,就类似于绕组短路。这个直流电流倒是没有进到负载端,但UPS本身烧了。再看逆变器一支功率管(比如VT2)穿通(短路)的情况。只要VT4一导通,强大的电流可将VT4瞬间炸毁。如果不是炸断就更危险,它可能会将电池组烧毁。某电子公司就因如此一举烧毁72节100AH电池。
        以上两种情况都是用烧毁UPS本身的代价而保护IT设备,但不论是烧毁UPS还是IT设备都会使系统崩溃而无法继续工作。如果UPS供电设备在逆变器功率管损坏的情况下,依然能保护IT设备和本身的安全,这才有实际意义,才是用户真正需要的。工频机UPS输出变压器的基本功能就是变压和产生隔离接地点,其他所谓功能只是想像中一种美好愿望。
        三、 高频机UPS与工频机UPS的现状
        因高频机UPS对技术、工艺以及生产手段的门槛较高,一般也不容易仿制,只有少数制造商的技术真正过关。20KHZ以上的高频机UPS容量都小于100KVA,在大功率范围虽然不能做到20KHZ,但可采用高频机结构,如IGBT高频整流(相对于50HZ而言),频率一般在15 KHZ以下,功率可做到200KVA以上。
        至于一些厂家高频机结构UPS没有过关,还得主推工频机UPS,这也可以理解。但技术是为现实服务的,新技术代替旧技术是历史的发展规律。现在的电子技术已进入数字化时代,以数字技术运营而生的高频UPS成为主流趋势已是必然。

 

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