常见的三种科华UPS不间断电源类型

随着自动化和信息技术的不断发展，各行业对电力的需求越来越大，对电力保护的要求也越来越高。不间断电源作为保证供电稳定和连续性的重要设备，已经广泛应用于各个领域。到目前为止，市场上的UPS电源有多种型号，其中工频，高频机和模块化机是UPS电源市场上最常见的三种型号。从基本原理和应用特点出发，介绍了这三种模型，并对各种指标进行了比较，为用户选择提供参考。

2022-10-11 12:26:44

科华UPS不间断电源作为保证供电稳定和连续性的重要设备，已经广泛应用于各个领域。随着自动化和信息技术的不断发展，各行业对电力的需求越来越大，对电力保护的要求也越来越高。到目前为止，市场上的UPS电源有多种型号，其中工频，高频机和模块化机是UPS电源市场上最常见的三种型号。从基本原理和应用特点出发，介绍了这三种模型，并对各种指标进行了比较，为用户选择提供参考。
在谈论工频机调谐器之前，我们先来定义一下调谐器和工频机的定义。国外没有高频机工频机的说法，但是他们定义了变压器式和无变压器式不间断电源，即变压器式不间断电源和无变压器式不间断电源。在中国，整流器的调制频率是有区别的。整流器的调制频率为工频(50hz)，定义为工频机，整流器为高频(千Hz)，定义为高频机。
此外，根据不间断电源的外观和结构，有机架式不间断电源、模块化不间断电源和塔式不间断电源。易于安装在标准服务器或网络机柜中的不间断电源称为机架式不间断电源，功率单元和旁路开关单元模块化结构的型号称为模块化不间断电源，整流桥和逆变器按规定功率设计的整个型号称为塔式。通常所说的高频机和工频机指的是塔式，而机架式UPS只是将低功率(小于20KVA)的塔式的物理结构进行调整，以适合机架安装，因此本文不做对比分析。
一、工频机器。
工频UPS是一种基于变压器输出的UPS，采用可控硅器件作为整流元件，整流器的调制工作频率与电网频率(50Hz)一致。这种不间断电源被称为工频机。Ups由整流器、逆变器、静态旁路，维护旁路和输出变压器组成。输出变压器是不间断电源中必不可少的一部分，起着升压的作用。因为UPS的整流和逆变都是降压环节(可控硅管压降)，所以UPS输出前必须有一个升压环节，而这个输出变压器就是用来实现这个功能的。
有两种常见的工频机，6脉冲工频整流器和12脉冲工频整流器。示意图如下：
12脉波整流工频机在6脉波整流器上增加了6脉波整流器和移相变压器，可以带来更好的整流参数。与6脉波整流器相比，12脉波整流器在输入功率因数和谐波电流THDi参数方面具有明显优势，其指标对比如下：目前，工频机在市场上逐渐萎缩，尤其是在数据中心和通信机房，已经逐渐被高频机和模块化UPS所取代。工频机器也有自己的特点。在工业领域，特别是在石油石化、化工和高端制造业，工频机器仍然是主角。在整个UPS行业中，工频机的市场份额保持在30%以上。
二、高频机
高频发生器有三种常见类型。20世纪90年代末，在可控硅整流器的后端增加了一个升压和波电路，将DC升压到不间断电源输出所需的电压，从而节省了输出变压器。可以简单理解为，工频UPS变压器的交流升压被DC升压取代，不仅降低了成本，还大大降低了UPS的体积和重量，可以说是UPS行业的一大技术创新。虽然整流器前半部分还是可控硅装置，但这款无变压器UPS的整流器后半部分包含了IGBT高频升压波电路，这也是国内定义的高频机。目前BOOST boost和波，的高频机型越来越少，只会继续采用部分中小功率UPS。
随着电力电子功率器件和UPS控制技术的不断发展，相继出现了全IGBT型和全IGBT输出隔离变压器型，即IGBT整流IGBT逆变无变压器型和IGBT整流IGBT逆变变压器型。整流器采用高频调节方式，调制频率一般为几千赫兹。
根据整流器调制频率定义的UPS型号，三种高频机的原理图如下：
高频机最大的特点是无变压器、体积小、重量轻、功率密度高、整机效率高、输入谐波波电流小，因此其发展前景更为看好，高频化是电力电子的发展趋势。但从应用情况来看，高频机在环境适应性和抗冲击能力上仍不如成熟度更高的工频机。
随着社会供电环境对绿色电力和节能产品需求的不断增加，高频IGBT整流UPS电源的技术有了长足的进步，IGBT器件的可靠性和稳定性也有了长足的进步。到目前为止，越来越多的用户选择了高频机，尤其是在数据中心、金融和通信领域。
第三，模块化模型。

模块化UPS是将高频UPS的电源部分单独做成电源模块，再将各个模块并联输出。此外，旁路切换模块和控制单元也做成模块化单元，这样整个UPS就由一个个模块堆叠而成。模块化UPS最大的特点是电源部分容易实现冗余。只要UPS有载电源的富余大于单个模块的功率，UPS的电源部分就可以实现“N+1”冗余，从而提高UPS供电的可靠性。模块化UPS的另一个优势是高可用性。当一个模块出现故障时，可以直接更换，所以维护时间很短，维护非常方便。此外，模块化UPS经常提到“边投资边成长”的模式，即用户在初期建设时可以少采购电源模块，待业务增长、用户设备增加后再采购电源模块用于UPS扩容。模块化不间断电源的原理和结构图如下：高频机出现后不久，模块化UPS应运而生。模块化UPS理论上也是一种高频机，但其结构与普通高频塔式有很大不同。模块化UPS对并联控制技术要求较高。早期模块化UPS故障率高，每次更换模块的成本也不低。因此，很少有用户选择模块化UPS，这不是市场的主流。但随着并联控制技术的逐渐成熟，模块化UPS的可靠性逐渐提高，其高效、高可用的特点逐渐被市场认可。尤其是华为将模块化UPS带回UPS市场，快速带动了模块化UPS的快速发展，市场份额飙升，尤其是在IDC信息室、金融等领域，与高频塔并驾齐驱。

针对市场最常见的这三款科华UPS不间断电源做个总结:高频机适合中小型机房及各类小型设备，模块化UPS适合中大型数据机房和各类中大型非感性设备，工频式UPS电源适合各类工业设备;环境恶劣等感性负载设备。