工频UPS不等于工业UPS电源

工频机和高频机是两种不同的技术路线或框架。当工业机器和商用机器是工业用户应用时，它们反映了可靠性和适用性的水平。工业机器的主要特点是电磁兼容抗扰度高(为了防止电气环境的传输和辐射电磁干扰对UPS正常运行的影响)；高IP防护等级(为了防止灰尘、水溅、有害气体等。不影响UPS的正常运行)；输出工频隔离变压器(因为在工业应用中，UPS的旁路输入是**的，需要IT加工频隔离变压器，所以输出配电系统灵活，有TN系统、IT系统、电气隔离等。可以再生)；隐性特征是根据用户用电环境和负载情况对整流器和逆变器进行控制算法和采样设计。

2022-12-04 12:29:23

工频机和高频机是两种不同的技术路线或框架。当工业UPS电源和商用UPS是工业用户应用时，它们反映了可靠性和适用性的水平。工业UPS电源的主要特点是电磁兼容抗扰度高(为了防止电气环境的传输和辐射电磁干扰对UPS正常运行的影响)；高IP防护等级(为了防止灰尘、水溅、有害气体等。不影响UPS的正常运行)；输出工频隔离变压器(因为在工业应用中，UPS的旁路输入是**的，需要IT加工频隔离变压器，所以输出配电系统灵活，有TN系统、IT系统、电气隔离等。可以再生)；隐性特征是根据用户用电环境和负载情况对整流器和逆变器进行控制算法和采样设计。
1.回顾工频机和高频机分类的由来。
1956年，美国莫尔制造了晶闸管的原型。1957年，美国约克制造了一种实用的晶闸管。晶闸管于20世纪50年代末应用于电力电子器件，60年代以来迅速普及，并发展出一系列衍生器件，拓展了电力电子技术的应用领域。随着晶闸管应用的普及，电气子电路开发了许多电气子电路，按其功能可分为：将交流电能转换为DC电能的整流电路；(2)用于将DC功率转换成交流功率的逆变器电路；(3)将一种形式的交流电转换成另一种形式的交流电转换成换电路；将一种形式的DC能源转换成另一种形式的DC能源。这些电路都包含晶闸管，每个晶闸管都需要一个相应的触发器。因此，随着这些电子电路出现了许多触发控制电路。因此，一些专家称1957年为晶闸管诞生之年，这是电力电子技术产生的**年，因此电子技术学科分为电力电子技术和信息电子技术。在此背景下，**代静态工频UPS于1964年应运而生(见图1)。
图1中设计了四个逆变器变压器。四台变压器分为两组，每组包含两台变压器；变压器一次侧为三角形连接，二次绕组为星形，另一绕组为之字形，30星形(之字形，30相移)；每组两台变压器可以在一定程度上消除部分谐波；调节两组变压器之间的相移可以调节逆变器的输出电压。因为整流器、逆变器、变压器都是工频，所以俗称纯工频UPS。纯工频UPS，就逆变器输出变压器而言，经历了从4台减少到2台，从2台减少到1台的过程。示意图如图2和图3所示。
1962年，GE公司研制出**台600V/200A GTO，克服了普通晶闸管无法门控关断的缺陷。但是GTO在技术上一直有不足，在应用中容易燃烧。1974年，日本，东芝等公司利用NTD单片机和计算机模拟技术在GTO开发上取得突破，生产出1200 V/2000 A的GTO，但较大的双极晶体管采用垂直结构、达林顿级联技术和多单元集成并联技术，已实现500V/200A/50(电流放大系数hfe)，现称GTR。20世纪70年代末，由于超净半导体技术的进步，长期阻碍MOS器件发展的“表面态”杂质离子问题也得到了控制和解决。由于技术问题，这个*初设想的装置后来出现了，但它的性能更好，更容易制造。因此，MOS集成电路在20世纪70年代末发展迅速。20世纪80年代初，在国际整流器的努力下，基于MOS集成电路的垂直扩散MOS功率器件VDMOS逐渐成熟。1982年，通用电气公司的印第安美国人人巴里加和摩托罗拉公司几乎同时独自发明了IGBT。1984年，GE公司的V.A.K .坦普尔发明了性能更好的MCT(H)，1991年实现商业化。但90年代末，结构过于复杂，产量较低，导致停滞不前。20世纪90年代初，日本三菱公司开发的基于IGBT的智能功率模块(IPM——Intelligent Power Module)经过近十年的改进，进入成熟应用。1995年，西门子公司**推出非穿通结构的NPT-IGBT，这是技术上的一个里程碑。因为NPT-IGBT技术可以**提高功率开关器件的高温可靠性、安全工作区、超高耐压、低成本和高开关性能。配合NPT-IGBT技术和GTO晶圆技术，目前可以制造6500V/600A NPT-IGBT。
因此，20世纪80年代中期，UPS的逆变器进入高频时代，IGBT的开关频率通常为3 ~ 10 kHz。工作耐压为600伏。只不过因为母线DC电压不使用DC/DC升压，还是需要工频升压变压器，所以这种类型的机器还是叫工频机，去掉了“纯”字，如图4所示。
与此同时，*能**工业机器特性的电力用UPS诞生了。随着DCS的引入，电力行业开始批量使用UPS，发现UPS中电池故障率高。国内外变电站、电厂有DC屏的用户提出了UPS电池管理的思路，希望用“UPS头”，即UPS不配备电池和充电，DC终端直接连接DC屏。这样，用户的DC维修人员保证了电池的安全性，提高了UPS的可靠性，减少了电池投资，如图5所示。
*能**工业机器定制特性的电源**UPS功能如下：
(1)电源UPS本身没有电池组，直接使用挂在DC屏幕母线上的电池组，所以不需要充电器；(2)由于DC面板的电池母线对地有绝缘检测，电源UPS的输入/输出必须有隔离变压器；
可提供紧急用电冷启动功能；
电源**UPS一般由电源UPS主机、旁路调节柜、输出馈线柜供电。
由于电厂DCS系统大部分负荷为单相负荷，单相负荷配电线路简单，易于维护。所以大部分电源**UPS输出单相220伏，容量一般在160千伏安范围内。
上述**电源不间断电源也可称为工频**电源不间断电源或工频工业不间断电源。
从2000年开始，大电流高电压的IGBT被模块化，其驱动电路由上述分立元件组成，现在已经制造出性能更好、可靠性更高、体积更小的集成IGBT**驱动电路。IGBT系列模块，耐压已达到1200V/1700V/2000V/2500V/3300V/6500V，此时UPS的整流器也处于高频，通常采用耐压1200V的IGBT系列模块，开关频率为3 ~ 10 kHz。
如图6所示，在UPS中，市电输入经IGBT调制整流后得到DC电压(400 ~ 500 V)，经逆变器调制后输出交流线电压(约310V)，**通过输出变压器升至所需线电压380V。因为仍然需要工频升压变压器，即使整流器和逆变器都是高频，这种类型的机器仍然被称为工频机。
如图7所示，在UPS中，市电输入由IGBT调制整流，DC电压升压至800V左右，由逆变器直接调制滤波，输出所需的380V线电压.
因为这种类型的整流器和逆变器是高频的，没有工频升压变压器，所以被称为高频机。
随着高频变换器时代的到来，特别是具有高频特性的IGBT整流技术，因其输入功率因数0.95，输入THDI5%，对电网污染小，被称为绿色整流器。采用这种高频变频技术制造的工业机器被称为新一代绿色工业机器。在设计上，保留了工控机的：高EMC抗扰度、高IP保护等级、输出工频隔离变压器、隐藏特性、控制算法以及整流器和逆变器的采样设计等优势特征。现在工业领域的数据中心逐渐得到应用，这是未来工业机器在技术方面的发展方向，比如图8所示的UPS。
2结束语

综上所述，我们可以总结如下：工频机和高频机是两种不同的技术路线或框架，当工频机和商用机是行业用户的应用时，它们体现的是可靠性和适用性的水平。因此，工频机和高频机都可以作为工业用机。同样，工业频率机和高频机都可以用作商用机器。工业UPS采用高工程化组件化的方法。其定义是“量身定制”的UPS系统解决方案，以用户为中心，与用户共同判断行业用电环境(如输入三相不平衡、电量闪变、谐波等)。)，负载环境(如整流器、变压器、电机等。)，空间和气候环境(如沙尘、高温、高湿、海拔等。).这种高度工程化的组件方法**提高了UPS系统的可靠性和适用性。

在选择工频或高频的工业UPS电源时，各行业的用户都有一定的习惯和经验，很难在短时间内得到改善。因此，我们在推动工业UPS普偏应用的同时，要实事求是地解决用户的疑难杂症，要审时度势，引进高新技术。总之，工频UPS不等于工业UPS电源。