上海UPS不间断电源工频机与高频机的区别

世界出名UPS厂商在技术选择和未来发展趋势上都把高频作为主攻方向。30kVA及以下UPS主要由高频单元组成，这与高频单元动态响应速度快、能量密度高、体积小、噪音低、价格低(尤其是小单元)有很大关系。特别是高频单元可以校正输入有功功率因数，真正绿色电源的未来发展趋势。

2022-12-02 11:38:53

上海UPS不间断电源在技术选择和未来发展趋势上把高频作为**的主攻方向。30kVA及以下UPS主要由高频单元组成，这与高频单元动态响应速度快、能量密度高、体积小、噪音低、价格低(尤其是小单元)有很大关系。特别是高频单元可以校正输入有功功率因数，真正**绿色电源的未来发展趋势。
1.工频机和高频机介绍
(1)工频机：根据传统模拟电路原理设计，内部功率器件(如变压器、电感、电容等。)都比较大，一般大负荷运转时噪音较小。但是这种类型的机器在恶劣的电网环境条件下具有很强的抗扰性，其可靠性和稳定性比高频机器更强。
(2)高音扬声器：采用高频开关技术，高音扬声器的逆变频率一般在20kHz以上。但高频机在恶劣的电网和环境条件下耐受性差，更适合电网稳定、粉尘少、温度/湿度适宜的环境。UPS的发展方向是高频化、小型化、智能化、绿色化。因为小型化可以节省投资，提高效率，节省空间等等。小型化的前提是高频，只有高频才能实现小型化。小型化的首要目标是消除输入/输出隔离变压器。过去由于技术、器件和材料的原因，UPS增加了I/O隔离变压器，使得产品体积庞大、性能差、能耗高、价格昂贵。后来由于新器件的出现，美国IPM公司于1980年**推出的新方案成功取消了输入隔离变压器。近年来，由于技术的进一步发展和成熟，引入了半桥逆变压器改造方案，成功取消了输出隔离变压器，**提高了UPS的性能。这就是人们所说的调谐器，它进一步缩小了尺寸，提高了性能，减轻了重量，提高了效率，降低了成本，提高了UPS的可靠性。因此，大多数国际**公司都放弃了生产带输出隔离变压器的UPS。
2.高频机与工频机的比较
与工频机相比，高频机体积小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪音低、适合办公、性价比高(同功率价格低)、对空间和环境影响小。相对来说，高频UPS对复印机、激光打印机、电机造成的SPIKE和TRANSIENT响应容易受到影响，因为工频机的变压器接通了市电。在城市电力的恶劣环境下，工频机比高频机提供更安全可靠的保护。在某些场合，比如医疗，UPS需要有隔离装置。因此，工频机是工业、医疗、交通等应用的较好选择。两者的选择要根据不同的用户、安装环境、负荷等条件来考虑。高频机没有隔离变压器，其输出中性线有高频电流，主要来源于市电电网的谐波*，UPS整流器和高频逆变器的脉动电流，负载的谐波*等。它的*电压不仅数值高，而且难以消除。但是工频机的输出电压较低，没有高频分量，这对于计算机网络的通信安全更为重要。
高频电机的输出端没有变压器隔离。如果逆变电源装置短路，DC 母线上的高DC电压会直接作用在负载上，存在安全隐患，但工频机没有这个问题。
从对比中可以明显看出，工频机在很多方面都优于高频机。对于一些对可靠性要求较高的重要和关键零件，应**工频机。工频机的特点是简单，存在的问题是：
1)输入输出变压器尺寸大。
2)消除高次谐波的输出滤波器尺寸较大。
3)变压器和电感产生音频噪声。
4)对负载和电源变化的动态响应较差。
5)效率低。
6)输入无功率因数校正，对电网造成严重污染。
7)成本高，尤其是小容量机型，无法与高频机相比。
世界**UPS厂商在技术选择和未来发展趋势上都把高频作为**的主攻方向。30kVA及以下UPS主要由高频单元组成，这与高频单元动态响应速度快、能量密度高、体积小、噪音低、价格低(尤其是小单元)有很大关系。特别是高频单元可以校正输入有功功率因数，真正**绿色电源的未来发展趋势。
3.电路结构
工频机和高频机的概念是，对于整流部分，工频机是可控整流，传统技术*能实现12相整流。高频机的整流器是二极管无控整流十IGBT的高频DC升压环节。逆变器方面，是IGBT的SPWM高频逆变器模式(除了早期的SCR逆变器模式UPS，目前已经淘汰)。另外，工频机的输出变压器是必不可少的。因为它的整流和逆变环节都是降压环节，所以输出端必须有一个升压变压器作为电压调节。然而，由于DC/DC升压链路，没有必要在高频单元的输出侧增加升压链路(升压变压器)。对于需要隔离变压器的场所，高频单元也可根据需要配备隔离变压器选项，其功能由原来的必要配置变为可选配置。不间断电源的电气结构发生了更新和变化，主要是由于元器件的发展，IGBT作为不间断电源的主要电源部件，技术更加成熟，**提高了其容量、结构和可靠性。此外，不间断电源数字化的不断深入，促成了新一代大中型不间断电源的主流结构从原来的工频机向高频机转变(就像晶闸管逆变器被大功率晶体管GTR取代，后被IGBT逆变器采用)。更新UPS电气结构*直接的效果就是减少UPS主机的体积和质量，更重要的是提高电气性能。在早期主回路结构的大中型UPS中，采用晶闸管整流器将输入交流转换为DC，电池直接布置在DC母线上。当输入市电正常时，通过整流晶闸管的调节给电池充电，同时给GTR或ICBT结构的桥式逆变器供电，逆变器将DC转换为交流。**，通过输出变压器的升压和滤波不能提供纯交流输出。从其结构可以看出，从整流(从交流到DC)到逆变(从DC到交流)的过程中，每一步都是一个降压步骤。在这种UPS中，必须在输出侧增加一个升压变压器，将逆变器输出的低恒压提升到合理的输出范围，*终提供220 V/380 V的恒定输出。
目前比较先进的UPS 主回路结构采用无控整流加升压环节。交流输入经整流桥全波整流进入DC后，由IGBT组件组成的DC/DC电路升压至较高的DC恒压，作为DC母线，为电池充电电路和逆变器输出部分提供电能。由于DC母线电压足够高，经过IGBT高频逆变器调整后，可以直接获得恒定的逆变器输出电压，完全可以省去输出升压变压器。
在上海UPS不间断电源的这两种型号中，后者在所有电源环节都采用了IGBT技术，所以这种结构的UPS都是IGBTUPS。由于数字技术的引入，IGBT元件的开关频率**提高，与前者相比，在很多方面都有明显的优势。