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一、工頻機UPS和高頻UPS的一般概念
靜止變換式工頻機結構UPS技術出現在上個世紀70年代,毫無疑問在當時屬頂端技術,幾十年間也為電子電器技術領域作出了不朽的貢獻。一般說任何技術的先進性是相對而言,任何好的產品也有其一定的適用期。隨著IT技術的出現與發展,工頻機UPS組件暴露出它的缺點,比如體積大、重量大、功耗大和輸入功率因數低等不利因素影響了數據中心的可靠性。
在歷史發展中總是遵循這樣一個規律:每當一種技術阻礙生產力發展時,就會有一種新的技術產生出來代替。毫不例外,高頻機UPS技術問世了。為了區別以前的UPS,就起了一個高頻機UPS的名字。原來那種輸入輸出都工作在50Hz并且有輸出變壓器的老的電路結構就稱作工頻機UPS;而這種輸入輸出電路都工作在20kHz以上且沒有的輸出變壓器的電路就稱為高頻機UPS。
二、高頻UPS比工頻機UPS有哪些優點
1、 輸入功率因數高
工頻機UPS一般在200kVA以下的輸入電路都采用了可控硅6脈沖整流,輸入功率因數不超過0.8,諧波電流有30%之大。如果前面接發電機,發電機的容量至少要3倍于UPS功率;如果是單相小功率UPS,發電機的容量至少要5倍于UPS功率。
但是,任何容量的高頻機UPS的輸入功率因數都可做到0.99或甚至以上,諧波電流小于5%,前置發電機的容量理論上和UPS功率相同,縮減了投資和占地面積等。尤其是對市電的充分利用具有良好的經濟意義和社會意義。
2、 本身功耗小
在同樣指標下,比如要求輸入功率因數為0.95以上時,工頻機UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流,就是說前面要增加一個設備,再加上輸出變壓器,就比高頻機UPS多了兩個環節,如圖1所示。由于此二者的影響,使得工頻機UPS的效率比高頻機UPS低5%。在同樣是100kW的容量時工頻機UPS每年要比高頻機UPS多消耗5萬度電!這在號召節能減排的時代,能源的節約具有深遠意義。
3、 對外干擾小
UPS的干擾一般有兩種,一種是聽得到的機械噪聲,一種是聽不到的電噪聲,這兩種噪聲工頻機UPS都有,形成了對設備和對人的傷害。電噪聲影響機器的穩定度,機械噪聲影響人的身心健康,降低工作效率。
而高頻機UPS由于工作在20kHz以上,20kHz是人的耳朵聽不到的頻率,使工作環境安靜下來。又由于一般的高頻機UPS的輸入功率因數高達0.99以上,幾乎是線性,所以對外干擾幾乎為零。
4、 體積小、重量輕
工頻機UPS由于有了輸出變壓器和適應50Hz的電感電容等低頻器件使得體積重量都很大。比如某品牌200kVA工頻機UPS重1380kg,而同是這一廠家的250kVA高頻機 UPS 重量只有830kg。
5、全數字技術
工頻機UPS開始是模擬技術,現在一般發展為數字與模擬相結合的技術。模擬技術的可靠性要比數字技術低。而高頻機UPS技術是一種全數字化技術,不言而喻,可靠性是很高的。
6、對電網的適應能力強
工頻機UPS對于適應輸入電壓±15%的變化已很不易;而高頻機UPS甚至適應輸入電壓±30%以上的變化,這又延長了UPS的電池壽命。
7、能將并機環流衰減到幾乎為零
工頻機UPS的并聯就是變壓器的直接并聯,而變壓器的直接并聯容易產生環流,而且這個環流的路徑暢通無阻;高頻機UPS由于沒有輸出變壓器,它們的并聯可以看出這里的環流路徑上處處是障礙,小于2V的電壓差根本形不成環流,而工頻機UPS在此情況下就會形成很大的環流。