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聊一聊UPS架构的发展历程

2016-08-13 16:07
络遇
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  2 高频机与工频机的对比分析

  静态UPS目前应用最广泛的是在线双变换式UPS,这也是抗*能力最强的静态UPS,而在线双变换式UPS从产生至今也经过了从工频机到高频机的演进。

  (1)工频与高频介绍

  工频UPS即基于变压器的UPS(Transformer-basedUPS),因早期使用SCR半控器件整流,工作频率与电网频率一致而得名。

  高频UPS即无需变压器的UPS(Transformer-lessUPS),高频UPS相比于传统工频UPS,因整流频率在10kHz以上而得名。

  工频UPS在发展过程中,从SCR整流变为IGBT整流,并且不再使用隔离变压器。因此虽然从名称上看工频与高频是基于频率来命名,但是业内一般用有无隔离变压器来做区别。

  (2)工频UPS的演进

  工频UPS从出现至今,经历过表5所示的几次发展与变化。

  从诞生至今 UPS架构经历了哪些变化?

  现代工频UPS已经是使用IGBT整流的、加了隔离变压器的高频UPS。

  (3)工频到高频发展的原因

  从工频到高频,探究其发展原因,主要有以下两点:

  ①市场的需求。随着节能减排、绿色等要求的提出,要求UPS更高效,另一方面也要求安装维护更方便,这些因素推动整个UPS架构的发展;

  ②技术的进步。一方面是器件技术的进步,硅进铜退,在经历了MOSFET、IGBT等功率器件的更新换代、DSP与数字电路的广泛应用、LLC、软开关、三电平逆变等新拓扑的逐渐成熟后,高频化、数字化、智能化已成为电子产品的主流趋势。“铜”所代表的变压器、滤波电感等传统模拟电路器件正逐渐被“硅”所代表的各种单片机、控制芯片、新型半导体功率器件等数字电路器件所代替。另一方面软件的迅速发展也使得数字电路技术可以替代部分模拟技术的功能。

  (4)工频机与高频机对比

  可以从以下几方面对工频机与高频机进行对比:

  ①可靠性,高频机的可靠性不弱于工频机

  高频机发展至今,在可靠性上已经不弱于工频机,甚至犹有胜之,见表6;

  从诞生至今 UPS架构经历了哪些变化?

  ②环境适应性,高频机要优于工频机

  高频机是以微处理器作为处理控制中心,将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处理器中,以软件程序的方式来控制UPS的运行。因此,体积、重量等方面都有明显的降低,噪音也较小,对空间、环境影响小;

  ③投资角度,高频机要优于工频机

  从设备本身投资角度考虑,二者相差不大(部分厂家高频机价格好,部分厂家工频机价格有优势),但综合考虑二者的效率、柴油机配比等问题,从整体投资角度,高频机要优于工频机。

  例如,某著名厂商的工频机(12脉冲+11次谐波滤波器),其建议和柴油发电机组的最低配比为1:1.4.而同样该厂商的高频机,和柴油发电机组的配比理想状态为1:1(通常考虑1:1.1);

  ④节能角度,高频机要优于工频机

  现在市场上各厂商产品,高频机的半载效率普遍优于工频机,通常高频机半载效率可达94%,而工频机半载效率一般为88%左右;

  ⑤工频机体积重量大,安装施工困难

  由于变压器的存在,工频机的占地面积和重量大大超过同功率下的高频机,由此造成安装施工困难,增加安装施工成本。

  综上所述,高频机在各方面的表现都优于工频机,相信在未来会逐步取代市面上的工频机。

  3 结束语

  从UPS的整个发展历程来看,总体来说是在保证可靠性的基础上,朝着效率越来越高,维护安装越来越方便的方向发展的。工频机发展到高频机后,在高频机的基础上又有很多分支,比如塔式机,类模块化机器以及模块化机器。以UPS的整个发展趋势来看,未来高频模块化UPS是其主要发展方向。

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