科華技術UPS電源YTR1102 UPS應急電源

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UPS設備IGBT整流技術的成熟和無輸出變壓器產品(高頻機)推向市場,已經歷了20多年,在與傳統雙變換可控整流技術UPS(工頻機)爭奪市場的漫長過程中,始終存在著技術和性能的概念之爭。本文了在爭論中出現的,并長期影響市場走向的14個概念,及其產生和存在的原因。為有力地推動性能更優越的高頻機UPS在數據中心中的推廣和應用,認真地分析并對錯誤概念做科學的探討是非常必要的。

1 去掉輸出變壓器是UPS電路技術的進步
　　
　　UPS技術和產品產生于60年前,60年來,隨著功率半導體器件和電力電子技術的進步,UPS設備經歷了由帶多個輸出工頻變壓器到單個輸出工頻變壓器再到去掉輸出變壓器的演變過程,如圖1所示。
　　

性能更好的大功率IGBT器件和更**的控制技術的出現,為UPS設備從根本去掉輸出隔離變壓器創造了物質條件,使其在高頻化、小型化、節能化和綠色環保化方面取得了長足的進展,這就是人們所說的“高頻機”。這種機型集中體現了UPS電路技術的進步,代表著UPS技術的發展方向。
　　
　　高頻機UPS的性能優勢可概括為以下五個方面:
　　
　　①高輸入功率因數,低輸入電流失真度,輸入功率因數高達99%,輸入諧波含量小于3%;
　　
　　②工作效率提高3%,可達到95%;
　　
　　③重量輕、體積小,功率密度(kW/m2)比工頻機提高40%左右;占地面積(m2)比工頻機減少25%左右,重量比工頻機減少50%～80%；
　　
　　④成本低,整機去科華技術UPS電源YTR1102 UPS應急電源掉輸出隔離變壓器、輸入12脈沖移相變壓器、5次或11次無源濾波器;
　　
　　⑤對電性能指標的改進,輸入電壓范圍更寬,三相負載不平衡的適應能力強,輸出動態性能好。
　　
　　2 工頻機UPS輸出變壓器的功能
　　
　　了解傳統UPS輸出隔離變壓器的功能是非常重要的,因為只有當用電路措施能夠完全實現它的功能時,才有可能在新一代設備中替代并取消它。
　　
　　應該說,這個變壓器是工頻機全橋逆變器不可分離的構成部分。
　　
　　要提示的概念(一)輸出變壓器的功能:升壓和產生三相四線輸出的零線。
　　
　　(1)輸出變壓器的功能之一是為單相負載/三相負載提供所需的零線
　　
　　帶輸出變壓器的UPS的DC/AC逆變器通常是由全橋電路組成,如圖2所示。輸出端必須加變壓器,否則就完不成輸出單相或三相四線交流電壓的功能。科華技術UPS電源YTR1102 UPS應急電源此變壓器應視為產生輸出零線的變壓器。

傳統大中型UPS主回路結構采用可控硅整流將輸入的交流電整流為直流電,電池直接(或經過DC/DC變換)掛在直流母線上。當輸入市電正常時,靠可控硅整流電路的調節為橋式逆變器供電。從系統結構可以看出,從整流輸入到逆變輸出的過程中,每個環節都是降壓環節:可控硅整流要“斬掉”一部分輸入電壓,其輸出電壓恒定的代價是輸出電壓恒定在低于全波整流輸出電壓的某個數值上。而逆變環節同樣是一個降壓環節,逆變器采用脈寬調制(PWM)方法逆變出正弦交流電,其結果同樣是輸出電壓等級的降低。正是由于上述的原因,在此種結構的UPS逆變器中,輸出變壓器起著電壓匹配和提升的作用,將逆變器輸出的電壓升到合理的范圍。工頻機輸出變壓器設計參數如圖3所示。