高频机和工频机的对比

高频机和工频机的对比

2021-01-10 10:14

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  高频机和工频机的概述 一、工频机 UPS 和高频机 UPS 的发展 对于 UPS 的发展历史,最开始的 UPS 类型有旋转发电机式和静止变换式。静 止变换式工频机结构 UPS 技术出现在上个世纪 70 年代, 比旋转发电机式晚一些, 随着几十年间电力电子学的发展以及电力电子功率元器件的技术不断革新。UPS 的无论从控制技术, 成本控制, 功率容量大小, 拓扑技术等都有翻天覆地的变化。 一般说任何技术的先进性是相对而言,任何先进的产品也有其一定的适用期。以 UPS 服务的 IT 服务器为例,随着 IT 新技术的涌现,包括目前主流 IT 厂商提到 的服务器、存储虚拟化技术,云计算等,IT 产品的新旧替换代表着技术发展的 方向。对于 UPS 行业,近年工频机 UPS 逐渐暴露出它的缺点,比如体积大、重量 大、 功耗大和输入功率因数低等不利因素大大影响了建设和改造数据中心的灵活 性,可用性。 目前 UPS 发展的方向朝高频化、小型化、智能化和环保化。因为小型化有节 省投资、提高效率、节约空间等优点。小型化的前提是高频化,只有高频化才可 以实现小型化。小型化的第一个目标就是取消输入/输出隔离变压器。以前由于 技术、器件和材料的原因,UPS 配有输入/输出隔离变压器,如此导致产品笨重、 性能差、耗能大和价格贵。后来由于新器件的问世,在 1980 年由美国 IPM 公司 首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器, 近几年又由于技术的进一步发 展和成熟,推出了新的逆变器变换方案,又成功地取消了输出隔离变压器,使 UPS 的性能有了很大程度的提高,这就是人们所说的高频型 UPS。这种 UPS 的整 流器工作采用 IGBT 整流, 开关频率不再是市电工频 50Hz, 而是高频 5kHz-20kHz, 并且功率因数高达 0.99 以上,输入不需要增加滤波器。高频机进一步使 UPS 缩 小了体积、 改善了性能、 减轻了重量、 提高了效率、 降低了成本和提高了可靠性。 所以国际上的多数 UPS 厂商放弃了带有输出隔离变压器 UPS 的生产, 改为生产高 频型 UPS。目前市场上所谓的工频整流型 UPS 已逐渐减少。 二、工频机的结构 传统的工频机 UPS,整流器采用可控硅整流技术,主路三相交流输入经过换 相电感接到三个 SCR 桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。通过控制整流桥 SCR 的导通角来调节输出直流电压值。由于 SCR 属于半控器件,控制系统只能够 控制开通点,一旦 SCR 导通之后,即使门极驱动撤消,也无法关断,只有等到其 电流为零之后才能自然关断, 所以其开通和关断均是基于一个工频周期,不存在 高频的开通和关断控制。 1)为什么工频机前端要配置滤波器 正是由于可控硅是半控型器件,对导通角的大小控制,会造成输入功率因数 降低,并且输入的谐波很大。这也是为什么对于可控硅整流的 UPS,都需要配置 滤波器的缘故。 2)为什么工频机要配置变压器 对于工频 UPS,由于 SCR 整流器属于降压整流,这样才能满足对电网电压变 化范围的要求, 因此造成直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低,要 使输出相电压 能够得到恒定的 220V 电压,就必须在逆变输出增加升压变压器。 3)6 脉冲和 12 脉冲整流 目前厂商生产的工频机主要有两种,分别是 6 脉冲整流和 12 脉冲整流。 早期的 IT 设备供电电源多 为单相 220V,如果用电设备是电阻负载,其上 面的电流和电压波形是连续的,如图 2 中的左边波形。但一般 IT 设备又有内部 自备电源,这些电源的输入都是一 个整流滤波器,使得电流呈脉冲状,使得对 应脉冲电流的电压波形部分出现了失线 的中间波形就是单相整流时的破 坏情况, 这时的输入功率因数只有 0.6~0.7。但如果能够将中间图形中的一个大 电流脉冲变成布满整个半周的小电流脉冲,也就相当于与电压同相的连续电流 了,此时的电压波形就几乎没有失 真了,如图中的右图所示,此时的输入功率 因数九可以接近于 1。 一般单相小功率 UPS 即使对电网有破坏,也不会造成大的损失,原因是功率 不大。最严重的是三项大功率 UPS,比如 100~400kVA,目前一 般标配都是所谓 6 脉冲结构输入整流器,如图 3(a)所示。图(b)是这种电路破坏输入电压波形的 一种情况。尽管如此,但它比单相时好多了输入功率因数可达 0.8,原因是它将 单相时的每半周一个脉冲增到 3 个, 如图 3(e)的“6 脉冲整流电流输入波形”所 示。但此时如果前面配置发电机还是需要 3 比 1 的容量,即 发电机的容量至少 要 3 倍于 UPS。而且谐波电流也达到 30%,对外干扰严重,所以很多用户提出了 输入功率因数大于 0.9 的要求。为了这个目的不得不再增加 半周内整流脉冲的 数量,最简单的方法是将 6 脉冲增加到 12 脉冲,这就需要再增加和原 UPS 上一 模一样的一个 6 脉冲整流器、 一个移相变压器和相应的无源滤波网络。 可以看出, 造价也增加了不少。 有的也尝试增加到 18 脉冲和 24 脉冲?但这样做既不经济也 带来好多麻烦,比如效率降低很多、功耗大幅度增加、体积越来越庞大和价格越 来越高,而效果并不是想象的那样好。于是就陷入了困境。 在 UPS 领域,梅兰日兰可谓是 12 脉冲整流器应用的先驱。早在 1976 年,梅 兰日兰推出的第二代大功率全可控硅 UPS(可控硅整流器-可控硅逆变器-可控 硅静态开关)――Alpase 3000 系列中,就已经开始使用了 12 脉冲整流器。在 1981 年 11 月,梅兰日兰在法国、欧共体和美国还同时注册了专利(FR2517489 EP0080925 - US449812) ,专利标题为“由两个 Graetz 整流桥组成的、可抑制电 网中 5、 次谐波电流的 12 相可控硅静态变换器”原文为: 7 【 Static converter with electric valves comprising a twelve-phase connection with two Graetz bridges for the suppression of harmonics 5 and 7 of network current】 。 随后,梅兰日兰便积极地将这一专利技术应用于自己的多项产品中,包括: ? ? ? 1983 年的 Alpase 4000 系列,30-600KVA; 1989 年的 EPS 5000 系列,60-800KVA; 1993 年的 Galaxy(达林顿晶体管)系列,40-300KVA。 从 1997 年推出 Galaxy PW 机型以后,梅兰日兰取消了 12 脉冲整流器作为选 件在新机型中的应用。主要原因是:应用微处理器控制器和数字信号处理器 DSP 以及大功率 IGBT 等新技术开发的新产品——有源谐波调节器 SineWaveTM 和有源 滤波器 THM 诞生了,它们具有比以往任何一种谐波解决方案都更加完美的特性; 另外的一个原因就是:国际上新的谐波标准 IEC 61000-3-4 的诞生,使得 12 脉 冲整流器已经不能满足该标准的基本要求,包括无源 LC 滤波器,也就是说 12 脉冲整流器已经落伍了。 4) 12 脉冲整流器的基本工作原理 在一个基本 6 脉冲整流器(超前)的基础上利用利用单绕组输入/双绕组输 出的变压器产生滞后 30 度的移相电压,再送入另一整流器(滞后整流器,参见 以下左图) ,使得两个整流器产生的直流并联,从而在 UPS 的电源输入端上的总 输入电流: I1? I11 ? I 21 彻底消除 5 次和 7 次谐波对电网的影响,其电流波形见以下右图。 超前整流器 I11 + 电源输入 I1 I2 I3 I12 I13 - Y 滞后整流器 I21 I22 I23 5) 12 脉冲整流器的分析 优点 ?12 脉冲整流器基本消除了 5 次谐波(衰减率 10 倍以上)、部分 地消除了 7 次谐波(衰减率 2 倍)对电网的注入影响,使得UPS对上线 电网的谐波污染(总电流失真度THDI)衰减了约 2 倍。 缺点 ?谐波抑制效果较差: 按照国际标准IEC 61000-3-4 的谐波标准 (参 见下表),12 脉冲整流器的总电流谐波失线%,满足该标准, 但单次谐波H11、H13 均超过标准数值的两倍以上,甚至比原 6 脉冲整 流器的H11、H13 还要大;在一些特殊场合,只能采用 12 脉冲整流器+ H11 次无源滤波器的方法, 但其结果甚至于还不如 6 脉冲整流器+无源 滤波器的效果; Hk %H1 IEC 610003-4 21,6% 10,7% 7,2% 3,8% 3,1% 2,0% 1,2% 1,1% 25% 无滤波器 32% 3,5% 7% 2,7% 2,5% 2,1% 35% LC 滤波器 2,9% 1,9% 3,8% 1,9% 1,7% 1,3% 6% 12 脉冲 2,8% 1,5% 6 9,1% 4,7% 1% 0,7% 10% THM 有源滤波器 2,5% 1,5% 2% 0,5% 1,1% 0,9% 4% H3 H5 H7 H9 H11 H13 H17 H19 THDI ?低负载率时效果很差: UPS大多数情况下运行在 60~70%的负载 率,特别是当UPS为 1+1 冗余并联时,每台UPS的负载率仅在 30~40% 左右, 脉冲整流器的THDI约等于 20%, 12 即使采用 12 脉冲整流器+H11 25% 20% 15% 10% 5% 0% 15% 33% 66% Pn 12脉冲整流器 12脉冲 + H11滤波器 6脉冲 + LC滤波器 THM有源滤波器 次滤波器,也仍然在 15%左右,还不如 6 脉冲整流器+无源滤波器的结 果(参见图); ?系统效率损失较大:假如以 6 脉冲整流器的效率为单位 1,则 12 脉冲整流器的采用将降低系统效率的 2~3%;而普通LC滤波器仅降 低 1%左右,这就是LC低通滤波器至今仍然在沿用的一个原因; ?价格较高:假如以 6 脉冲整流器的UPS标准价为单位 1,则 12 脉 冲整流器需增加 20%(内置,但大容量时可能不能内置)到 30%(独 立机柜外置) 而普通LC滤波器仅需增加 10% ; (内置) 20% 到 (外置) , 这也正是LC低通滤波器至今仍然在采用的主要原因; ?可靠性低:由于 12 脉冲整流器是由 2 个 6 脉冲整流器串连或并 联组成的,因此部件增多,反而增加了UPS本身的故障点,降低了UPS 系统的可靠性,对整个负载系统的供电不利; ?安全性差:12 脉冲整流器是串连连接到UPS系统中的(与LC滤波 器相同),而MGE推出的THM与UPS是并联连接到电网与负载之间的,因 此安全性较高,不会由于THM的故障造成整个UPS系统的供电故障; ?与发电机匹配差:在一些配发电机的大型用户现场,采用 12 脉 冲整流器后,UPS和发电机的匹配不是最佳的,即发电机的容量将需要 配得较大,有时需要 2.5~3 倍。 6) 厂商 12 脉冲整流器的分析 三种不同形式的 12 脉冲整流器 == Y Y ? == == == ? ? == == == == == 完全隔离式(标准型) 半隔离式(经济型) 自偶变压器移相式(并 机型) 这是三种不同形式的 12 脉冲整流器,不同的生产厂家可提供不同的应用方 式。 对于艾默生的 Hipulse 系列 UPS,艾默生采用的 12 脉冲整流器是一种“偷 工减料”的方式,即在主电路上,只对一半的 6 脉冲整流器起到了隔离和移相的 作用,变压器的容量通常只有:PN x 1.25 / 2=0.625PN 7)隔离变压器的误区 7.1 隔离功能 市面上厂家宣传工频机隔离变压器优于高频机的好处有隔离变压器可以实 现隔离功能使得零地电压降低。 目前几乎所有的 UPS 厂商无论是高频机或是工频 机的主路输入都是三相三线制,而旁路采用三相四线制。 以艾默生的 Hipulse 工频机和梅兰日兰的 Galaxy 5000 高频机为例: UPS 的输出需要跟踪旁路市电频率,相位,并且对旁路市电的电压范围进行 检测。这样做才能保证当输出由主路切旁路能够无间断进行。同时,UPS 开启的 时候,必先要开启旁路一段时间后,才能启动逆变器。这就意味着,UPS 旁路的 零线必须要和输出隔离变压器的零线相接,也就是说,UPS 输出的隔离变压器并 不能真正隔离零地电压。 根据最新的《国家建筑标准设计图集》 ,对隔离变压器在机房的应用,应在 UPS 后再加一个隔离变压器重新生成新的零线和前面隔离。如下图所示: 通过上图所示, 即使工频 UPS, 其输入的零线和输出隔离变压器的零线相通, 而真正的隔离变压器安装在 UPS 输出端的列头柜内, 形成真正的前端零线和后端 零线隔离。 有些用户提到高频机的零地电压低, 那么产生零地电压高的原因并不是高频 机拓扑结构引起的,而是由以下原因造成。 A. 三相不平衡导致中线电流较大 B. 整个配电系统没有采用 TNS 系统,即负载零线和地线相接 C. 负载谐波较大,造成中线电流较大 D. UPS 的输出电缆到 IT 设备之间距离较远,造成电缆上压降增加。 7.2 隔离变压器抗冲击能力 工频机的输出变压器并没有隔离干扰和缓冲负载突变的功能, 因为变压器的 初级和次级之间都有绝缘层,因此就构成了一个具有一定容量的等效电容 C,电 容的容抗和频率成反比,即 Xc=1/2π FC(欧) ,F:是干扰信号的频率,C:分 布电容,从中可以看出,频率越高,容抗越小,电容通路就越容易被电流穿过, 一般干扰信号的频率都是较高的,很容易去干扰变压器,如果是较低频率的干扰 就按变压器的变比来影响负载, 因此负载产生的冲击电流或高频干扰等都会通过 变压器进入逆变器。 正因为变压器并不抗干扰, 所以几乎所有的 UPS 厂家都在输 出端加装输出滤波器。 8)IGBT+PFC 整流器 IGBT 在 UPS 中的应用最早只限于逆变器。这主要是因为虽然 IGBT 的电流虽 然做得比较大, 但耐压等级尚不足对付变化很大的输入电压范围,这一拖就是十 多年。经过这十多年的发展,IGBT 制造技术也有了长足的进步,几经改进,已 经达到了用于 UPS 整流器的条件。 有人担心 IGBT 的可靠性问题, 实际上现在的 IGBT 可靠性比起当年第一代全 可控硅 UPS 来情况好多了,那时的整流器和逆变器都是可控硅器件, 而当时的 可控硅的水平很原始。 不可忽视这几十年的发展,当年的可控硅可以说是在平地 上起步的, 而现在的 IGBT 是在积累了几十年经验的基础上发展起来的, 二者的 基础有本质的区别。具有 IGBT 整流器的高频机结构 UPS 在有的厂家已是成熟的 技术和成熟的产品,并已被指定为军用产品。由于市场的竞争规律所致, 只是 一个推广的时间问题。目前在国内几百千伏安的全 IGBT 结构 UPS 在金融、在电 信、在部队、在科研、在奥运村等很多地方正在 服务运行,要正视这个现实, 切不可忘言“具有 IGBT 整流的 UPS 目前只有 100kVA 以下才是成熟的”这种结论 性的话。甚至有的人把可靠性与先进性对立起来看,说什么:要可靠就用 12 脉 冲整流,要先进就用 IGBT 整流。就好像先进就不可靠,可靠就不先进。此种说 法值得商榷, 实际上不可靠的技术本身就不是先进的,当前用在多处的高频机结 构 IGBT 整流的 UPS 运行现状就说明了这个问题。 有的厂家由于没有大容量高频机技术,对工频机技术加以夸大,而打击其他 品牌,此举纯粹出于市场行为。例如:有的厂家鼓吹 IGBT 的故障率比可控硅的 故障率高很多,但是从来没有拿出任何统计数据,只是主观臆断。同时,工频机 自身的逆变器也是采用 IGBT,说 IGBT 故障率高,那么照此看来工频机由于逆变 器使用 IGBT,其可靠性也不会高到哪里。 目前 IT 设备输入端都有整流器, 而现阶段绝大多数的 IT 设备供应商的输入 端都会采用 IGBT+PFC 电路, 所以 UPS 供电的 IT 负载, 本身已经大量应用 IGBT+PFC 电路,而这种电路已经相当成熟,代表整流技术的方向。 对于 IGBT 整流的高频机 UPS,在一个周期中有成千上万个整流电流脉冲, 所以任何容量的高频机 UPS 在前面不加任何滤波器的情况下, 它的输入功率因数 都可做到 0.99 甚至以上,谐波电流小于 5%,前置发电机的容量理论上和 UPS 功 率相同,大大缩减了投资和占地面积等。尤其是对市电的充分利用具 有良好的 经济意义和社会意义。 再者,对于诸如带非线性负载能力,对电池充电能力弱等,都可以拿出厂家 产品性能数据互相比较,从指标上看,主流高频机和工频机在以上参数比较上, 基本比较相近,并不能论证高频机性能就比工频机差。 9)高频机得天独厚的优点 9.1 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。如果前面界发电 机,发电机的容 量至少要 3 倍于 UPS 功率;如果是单相小功率 UPS,发电机的容量至少要 5 倍于 UPS 功率。三相 UPS 为了提高输入功率因数,或前面加谐波 滤波器,或做成 12 脉冲整流、24 脉冲整流整流等,即在一个周期中有 12 个或 24 个整流电流脉冲。 但同时也带来了体积庞大、结构复杂和价格上涨的问题。 而用 IGBT 整流的高频机 UPS,在一个周期中有成千上万个整流电流脉冲, 所以任何容量的高频机 UPS 在前面不加任何滤波器的情况下,它的输入 功率因 数都可做到 0.99 甚至以上,谐波电流小于 5%,前置发电机的容量理论上和 UPS 功率相同,大大缩减了投资和占地面积等。尤其是对市电的充分利用具 有良好 的经济意义和社会意义。 9.2、 本身功耗小 在同样指标下,比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,就是说前面要增加一个设备,再加上输出 变压器,就比高频机 UPS 多了两个环节,如图 1 所示。由于此二者的影响,使得 工频机 UPS 的效率比高频机 UPS 低 5%。在同样是 100kW 的容量时 工频机 UPS 每 年要比高频机 UPS 多消耗 5 万度电!这在中央号召节能减排的今天具有深远意义。 图 1 高输入功率因数下的工频机 UPS 和高频机 UPS 结构方框图 9.3、 对外干扰小 干扰有两种,一种是听得到的机械噪声,一种是听不到的电噪声,这两种噪 声工频机 UPS 都有,形成了对设备和对人的伤害。电噪声影响机器的稳定度,机 械噪声影响人的圣心健康, 降低工作效率。 而高频机 UPS 由于工作在 20kHz 以上, 20kHz 是人的耳朵听不到的频率,使工作环境安静下来。又由于而高频机 UPS 的 输入功率因数高达 0.99 以上,几乎是线性,所以对外干扰几乎为零。 9.4、 体积小、重量轻 工频机 UPS 由于有了输出变压器和适应 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 1380kg,而同是这一家的 250kVA 高频机 UPS 重量只有 830kg。 9.5. 全数字技术 工频机 UPS 开始是模拟技术,现在一般为数字与模拟相结合的技术。模拟技 术的可靠性要比数字技术低。 而高频机 UPS 技术是一种全数字化技术, 不言而喻, 可靠性是很高的。 (a)工频机 UPS 的并联方框图 (b)高频机 UPS 的并联方框图 图 2 两种 UPS 并联方框图 9.6. 对电网的适应能力强 工频机 UPS 对于适应输入电压±15%的变化已很不易;而高频机 UPS 甚至适应 输入电压±30%以上的变化,这又大大延长了电池的寿命。 9.7. 能将并机环流衰减到几乎为零 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 环流,而且这个环流的路径畅通无阻,如图 2(a)所示;高频机 UPS 由于没有输出 变压器,它们的 并联如图 2(b)所示,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,而工频机 UPS 在此情况下就会形成很大的环流。 总之,高频机 UPS 在性能上不但能完全替代工频机 UPS,而且还多出原来后 者没有的特点。 工频机 UPS 为了延缓销售寿命,在其他性能指标上无法与高频机 UPS 抗敌, 就把希望寄托在输出变压器上和工频整流器,因为高频机 UPS 没有这个变压器, 再加之一些用户缺乏基本概念, 于是就赋予了变压器很多具神秘色彩的功能。比 如这个变压器可以抗干扰、可以缓冲负载浪涌电流、可以隔 直流、可以适应电 网电压的冲击和变化,等等。 在这里,不要忽略电源的基本功能,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电流进行什么“抵抗”或“缓冲”。 图 3 全桥逆变器 UPS 输出变压器原理图 有的就说这个变压器是为了在逆变器功率管损坏时隔断直流电流到负载的 通路而加入的,对此说法不妨做一个探讨,看一看变压器是否有隔直流的功能。 图 3 示出了一般变压器的工作情况。首先承认这种变压器是变换交流电的,如图 中正弦波。 假如不用来变换交流电而是施加直流, 如图 2 中将电池组开关 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,一直到将电池组或导线或绕组烧断为止。换言之,这种电源 变压器不能加直流。 再看逆变器一支功率管(比如 VT2)穿通(短路)的情况。只要 VT4 一导通就形 成对前面直流电压的短路状态,如图 5 所示。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。在这种情况下也是隔断了直流,同样是把自己给烧毁了。 下面就来讨论逆变器功率管损坏情况。逆变器功率管的损坏有两种情况:断 开或穿通(短路)。 4 示出了 UPS 全桥逆变器一个功率管(比如 VT2) 开路(断开) 图 的情况。从图中可以看出,在此情况下的电流路径只能是一个方向的,就是说只 能输出一个极性的半波,如图中所示。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,形 成很大的电流, 以致将变压器和电池这个回路烧断为结束。这个直流电流倒是没 有进到负载端,但 UPS 本身烧了。 图 4 全桥逆变器 UPS 一个功率管开路情况原理图 以上两种情况都是用烧毁 UPS 本身的代价而保护了 IT 设备, 这对 IT 设备用 户是不是就算是一种福音呢?当然不是, 因为不论是烧毁 UPS 还是 IT 设备都会使 系统崩溃而无法继续工作。 图 5 全桥逆变器 UPS 一个功率管穿通情况原理图 如果 UPS 供电设备在逆变器功率管损坏的情况下不但保护了 IT 设备,同时 也保证了本身的安然无恙, 这样的隔直流功能才有实际意义,这才是用户真正需 要的。 在大功率三相 UPS 中这个变压器具有隔断三次谐波的能力,但必须是 D-Y 连接,如图 6 所示。可惜的是这种连接方法消除的是线电压上的三次谐波,而相 电压上的谐波不能消除, 图 6 UPS 输出三相变压器的连接 如图 6 右图所示, 谐波是直接耦合过去的。再说逆变器本身产生的三次谐波 几乎为零,根本不用到输出端去消除。而负载大都用相电压 220V,并且还破坏 相电压波形而产生三次谐波。因此在这里谈什么消除三次谐波好像没有实用价 值。 工频机 UPS 输出变压器的基本功能就是变压和组成输出滤波, 其他功能只是 想像中的一种美好愿望。 10)工频机和高频机对比表 1 工频机 技术相当成熟可靠,已有 40 多年历史。但可控硅 技术仅限于容量较大的整流器,在目前应用面上, 仅有机械制作,UPS,电力生产中用得较多,应用 面没有 IGBT+PFC 广泛,其逆变器同样适用 IGBT 进行 PWM 调制, 不能说明工频机可靠性比高频机高 高频机 高频整流+PFC 大量 应用于 IT 设备输入 整流器,UPS,工业 民用的变频器,各 种电子产品整流 器,技术相当成熟 可靠。IGBT 功率大 小,电流容量等正 朝着更大方向发展 输出所谓隔离变压器并不能起到隔离零地电压作 PFC 电路具有电子 用,同时硅代铜是 UPS 发展趋势,变压器使得 UPS 升压功能,采用不 效率降低,体积增大,体重增加 需要配变压器 2 3 4 5 6 7 8 9 无论 12 脉冲整流还是 6 脉冲整流,都需要配置输 PFC 电路带有功率 入滤波器来减少谐波含量, 最佳治理谐波方法是工 因数校正,输入功 频机+有源滤波器 率因数高,谐波含 量低 UPS 输出变压器不能抗干扰和冲击 没有输出变压器 当加入滤波器后,效率只能做到 92%-93% 效率能做到 94.5% 以上,并不需要增 加滤波器 发电机配比 2.5:1 发电机配比 1.1:1 输入功率因数0.95 输 入 功 率 因 数0.99 体积大,重量大 体积小,重量较小 由于 UPS 直流端一般配置 32 节左右电池,长延时 高频直流母线电压 供电时,电池节数较多,则会变成多组电池,可靠 较高,每组电池节 性降低同时若 UPS 容量较高, 则电池开关需要更大 数较多,因此同样 容量 电池节数配置下, 电池开关容量和电 池组数小于工频机 配置,电池线缆也 能选择较小线径规 格

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