上海UPS不间断电源高频机与大功率工频机孰优孰劣

用户在购买大功率UPS时，经常会面临在工频机和高频机之间选择的困惑。就UPS厂商而言，当然都认为是自己的好。“公说公有理，婆说婆有理”。提供工频机的厂家说工频机稳定性和可靠性高，提供高频机的厂家说高频机节省空间，成本相对较低。其实工频机和高频机孰优孰劣很难一概而论。可以说各有利弊。在**了解这两种UPS机型的基础上，用户要客观审视自己的应用和需求，选择适合自己需求的产品。

2022-12-21 12:47:50

用户在购买上海UPS不间断电源时，经常会面临在工频机和高频机之间选择的困惑。就UPS厂商而言，当然都认为是自己的好。“公说公有理，婆说婆有理”。提供工频机的厂家说工频机稳定性和可靠性高，提供高频机的厂家说高频机节省空间，成本相对较低。其实工频机和高频机孰优孰劣很难一概而论。可以说各有利弊。在**了解这两种UPS机型的基础上，用户要客观审视自己的应用和需求，选择适合自己需求的产品。
1工频机和高频机的原理分析
根据UPS设计电路的工作频率，区分工频机和高频机。工频发生器基于传统模拟电路原理设计，由晶闸管整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器组成。因为整流器和变压器的工作频率是50Hz，顾名思义，就叫工频UPS。高频电机通常由IGBT高频整流器、电池转换器、逆变器组成，旁路IGBT可以通过控制施加到栅极的驱动来控制其导通和关断。IGBT整流器的开关频率通常从几个千赫到几十个千赫，甚至高达几百个千赫，远高于工频机，所以被称为高频UPS。
在工频UPS电路中，主电路的三相交流输入通过换相电感连接到由三个可控硅桥臂组成的整流器后转换成DC电压，输出DC电压通过控制整个流桥可控硅的导通角来调节，由于可控硅是半控器件，控制系统只能控制导通点。可控硅一旦开通，即使取消门极驱动也不行关断只有电流为零才能自然关断所以，它的开通和关断是基于一个工频周期，没有高频开通和关断控制。由于可控硅整流器属于降压整流器，逆变器输出的DC母线电压的交流电压低于输入交流电压。为了使输出相电压得到恒定的220伏电压，需要在逆变器输出端增加一个升压隔离变压器。
相比较而言，高频UPS整流属于升压整流，其输出DC母线电压高于输入线电压峰值。一般典型值在800V V左右，如果电池直接接在总线上，需要的标准电池数量需要67节，给实际应用带来很大的局限性。所以一般高频UPS会单独配备一个电池电压转换器。当主电源正常时，电池转换器将把800伏的总线电压降低到电池电压。在电源故障或超限的情况下，电池转换器将电池组电压增加到800伏总线电压。由于逆变器的母线电压约为800伏，逆变器的输出相电压可直接达到220伏，逆变器后不再需要升压变压器。因此，是否有隔离变压器是工频机和高频机在结构上的主要区别。2不间断电源输出隔离变压器的功能
隔离变压器是利用电磁感应原理对配电或信号进行电气隔离的装置。UPS中逆变器输出端通常设计隔离变压器，可以增加UPS的性能，提高负载端的供电质量。一般来说，不间断电源的输出隔离变压器有以下四个优点：
2.1降低零地电压，优化UPS终端供电网络。
在不间断电源逆变器输出端安装隔离变压器，可以隔离输入和输出之间的电气连接，从而有效降低输出零地电压。由于隔离变压器二次绕组采用Y型接线，中性点接地后产生新的零线，从而降低零地电压。事实上，为了保证精确的计算能力和高可靠的数据处理和传输能力，惠普、IBM和SUN的小型机都对零地电压有极高的要求。安装隔离变压器可以彻底解决零地高压带来的一些问题
2.2滤除负载端谐波，提高供电质量。
隔离变压器本身具有电感特性，输出隔离变压器可以滤除负载端的大量低次谐波，减少高频干扰，大幅衰减高次谐波。使用电源隔离变压器可以有效抑制交流电源中的噪声干扰，提高设备的电磁兼容性。
2.3增强过载短路保护能力，保护负载和UPS主机。
隔离变压器由于其自身的特点，是UPS中*稳定的设备。在UPS正常工作过程中，如果出现大的短路电流，变压器会产生反电动势，从而延缓短路电流对负载和逆变器的冲击损伤，从而保护负载和UPS主机。
2.4“交流-DC电阻”，在不间断电源出现故障时保护负载。
高压UPS的交流/DC转换部分采用高频设计，提高了UPS的输入功率因数(0.98以上)和输入电压范围。高频DC/交流逆变器部分减小了输出滤波电感的体积，功率密度高。由于没有输出隔离变压器，一旦逆变器桥臂的IGBT击穿短路，总线的高DC电压将施加到负载上，危及负载的安全。输出变压器具有“交流-DC电阻”能力，可以解决此类问题，使负载在UPS发生故障时安全运行。
工频机与高频机的性能比较
3.1可靠性方面，工频机优于高频机。
工频机采用可控硅整流器。经过半个多世纪的发展和创新，这项技术已经非常成熟，抗电流冲击能力非常强。由于可控硅是半控装置，不会出现直通、误触发等故障。相比之下，高频电机用的IGBT高频整流器开关频率高，而IGBT的电压电流工作区严格，抗冲击能力低。因此，就整体可靠性而言，IGBT整流比可控硅整流器低。
3.2环境适应性方面，高频机优于工频机。
调谐器以微处理器为处理控制中心，将复杂的硬件模拟电路烧录到微处理器中，通过软件程序控制UPS的运行。因此体积、重量等方面明显降低，噪音也小，对空间和环境的影响也小，更适合对可靠性要求不太严格的办公室。正因为如此，很多中小功率UPS厂商普遍推出了高频机。
3.3就零地电压的负载要求而言，工频机优于高频机。
大功率三相高频机零线将引入整流器作为正负母线的中性点。这种结构不可避免地会导致整流器和逆变器的高频谐波耦合到零线，从而提高负载端的零地电压和零地电压。对于零地电压低于1V的站点，很难满足IBM、惠普等厂商的需求。此外，当市电和发电机切换时，由于零线缺失，调谐器经常不得不转向旁路工作，这可能会在某些工作条件下导致负载闪络的重大故障。工频整流器不需要零线工作。零线断开时，UPS可以保持正常供电。
4结束语
在结构上，上海UPS不间断电源的工频与高频的区别主要表现在隔离变压器上，在工频UPS中使用隔离变压器**提高了UPS的可靠性。就综合性能而言，工频机和高频机各有优缺点。比如用户要建大中型IDC，首先要把可靠性和稳定性的要求放在**位，大功率工频UPS应该是**。如果是一般的办公应用，或者主要考虑设备占用的空间，可以使用高频机。