大功率ups不间断电源工频机与高频机完整版

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工频UPS与高频UPS应用对比--戴宝锋

工频UPS与高频UPS应用对比--戴宝锋
故障时存在输出主流电压损坏负载的风险。
输出隔离变压器保证故障是输出不存在直流分量。
主路旁路的N线必须相同,不能实现不同源配电。
主路旁路可实现不同N线供电,可实现不同源配电。
对市电输入谐波较为敏感,电网适应能力弱。
对电网的要求低,适合ຫໍສະໝຸດ 种电网供电。逆变器直接带载,带非线性负载能力弱。
输出变压器具有3N次谐波电流隔离能力,带非线性负载好。
中小功率工频UPS与高频UPS技术对比:
高频机
工频机
采用IGBT整流技术,据数据统计,IGBT整流故障率高于可控整流或不控整流
采用可控整流或不控整流技术,可靠性高
输出有高次谐波,其耦合在零线上,可能会抬高零地电压。
输出配置隔离变压器,零地电压增量为零。
逆变器直接挂负载,抗冲击能力弱。
输出隔离变压器自身的短路阻抗作用及高频衰减特性,抗冲击能力好,降低短路等对逆变器的影响。

UPS 的工频机与高频机 说明书

UPS 的工频机与高频机 说明书

UPS的工频机与高频机一、概述UPS是计算机机房的主要组成部分之一,是整个数据系统的基础设施的基础。

多年来UPS和空据系统的左膀右臂起到了举足轻重的作用。

比如UPS宕机可视整个系统瘫痪,而空调又何尝不是如银行系统就是因为空调机故障,因机内温度上升而宕机达四小时之久,造成了巨大损失。

在现代数的基础设施中又引进了机柜、布线和一些软性指标,不论哪一项出了纰漏都会导致系统故障。

当然是最基本的,没有了电就一切“免谈”。

既然如此,作为系统运行基本保障的UPS就成了重中之重这种电源设备的供电寿命比其他设备要长得多。

这就提出了一个问题,选择UPS要有前瞻的眼光注意它的先进性,否则设备刚装上不到两年就已从市场上销声匿迹了,由于存在着买不到备件的风就为维修埋下了隐患,使UPS的高可用性失去了保障。

UPS发展的方向是高频化、小型化、智能化和绿色化。

因为小型化可以节省投资、提高效率、等。

小型化的前提是高频化,只有高频化才可实现小型化。

小型化的第一个目标就是取消输入/输压器。

以前由于技术、器件和材料的原因,给UPS加入了输入/输出隔离变压器,使得产品笨重、耗能大和价格贵。

后来由于新器件的问世,在1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取隔离变压器,近几年又由于技术的进一步发展和成熟,推出了半桥逆变器变换方案,又成功地取消隔离变压器,使UPS的性能又有了很大程度的提高,这就是人们所说的高频机,它进一步使UPS缩积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。

所以国际上的知名公司弃了带有输出隔离变压器UPS的生产,一律改为高频机。

目前市场上所谓的“工频机”UPS已到了的时候了。

在国外已没有了所谓“工频机”这个概念,我国所以还保留了生产工频机的一片沃土,这完全依赖用户对新事物的不敏感和对老产品的眷恋。

尽管高频机的地盘在不断扩大和工频机的地盘逐渐缩小一定程度上也给工频机生产厂家带来了一定的“商机”,原因是竞争对手少了。

UPS工频机和高频机的区别

UPS工频机和高频机的区别

UPS工频机和高频机的区别1.在结构上工频机设有内置逆变器输出隔离变压器,UPS输出与负载是隔离的.高频机没有此变压器,逆变器模块直接与负载连接.1.1逆变器部分的区别:工频机的逆变器采用的是全桥式结构(四个逆变器),逆变器工作时,其中一组桥臂的驱动频率是50HZ(即工频),配有输出变压器.高频机的逆变器采用的是半桥式结构(两个逆变器),逆变器工作时,逆变器都是由PWM高频信号驱动,一般不配输出变压器,而是用电感线圈代替.相比较而言,工频机抗干扰能力强,过载容量大.1.2整流器部分的区别:工频机整流部分采用传统的晶闸管或二极管桥式整流,直流总线电压为310V左右,在整流部分前加入输入变压器或者大容量的电感线圈滤波.高频机整流部分采用含PFC电路的升压整流电路,直流总线电压为+410V和410V.高频机采用PFC电路提高了输入功率因数,降低了输入干扰,但控制电路比工频机复杂,可靠性低.相反工频机为了降低输入干扰,采用了增加硬件的办法,可靠性高,但是成本也高,体积大.1.3 DC/DC(即电池到直流总线电路)部分的区别:工频机DC/DC采用一个晶闸管或二极管来控制电池正极与直流总线的通断;高频机DC/DC采用BOOST开关电源电路来使电池电压转换为+410V和410V的直流总线电压工频机线路简单,只有一个晶闸管和二极管的压降(相当于电池直接连接到直流总线),电池能耗少;相反高频机线路复杂,需要在电池和直流总线之间增加高频开关电路,电池能量损耗大.2.在性能上:2.1工频机有隔离直流功能:此变压器能有效将逆变器输出的直流分量与负载隔离,很好保护负载的安全,特别对于开关类以及感性类负载时很有必要的.而高频机没有:由于没有此变压器,当UPS逆变器中点电压发生飘移时,逆变器输出的直流分量直接送给负载,对于开关类及感性类负载造成短路烧毁负载及UPS的逆变器模块.特别当UPS IGBT故障击穿时其直流母线电压直接加在负载上是非常危险的.2.2工频机有抗冲击的能力:由于变压器属于磁—电储能器件.当负载发生阶跃突变时,动态响应性能好,即抗冲击能力强.而高频机抗冲击能力弱:没有储能器件缓冲,其输出特性较软,无法抗拒负载冲击.2.3工频机纯净输出正弦波:变压器属于感性器件,与输出滤波电容组成LC低通道滤波电路,净化了UPS输出.高频机由于逆变调制频率较高,UPS输出的谐波分量较大,易造成电缆及设备发热老化.2.4工频机有效抑制零地电压:由于变压器的隔离作用,能有效抑制零地电压,保证网络数据的安全.高频机:无有效一直零地电压的能力.2.5工频机为工业机型:工频机在设计上属于工业类机型,能适应较恶劣电源环境和使用环境.高频机从设计上讲是最求低成本,其可靠性较差,应在较好的环境中使用.2.6工频机的缺点:较高频机重,由于变压器使用有色金属制造,成本比高频机高.高频机优点:重量较轻,体积小.省去了变压器,降低了制造成本.总结:工频机控制电路简洁高效,可靠性高,单体积大,重量大,噪音偏高,价格高.高频机电路稍显复杂,可靠性比工频机低,单输入功率因数高(省电),题极小,重量轻,噪音小,价格便宜.。

高频UPS及工频UPS对比

高频UPS及工频UPS对比
高频UPS及工频UPS对比
方案
优点
缺点
高频UPS
(1)占地面积小;
(2)重量轻;
(3)损耗低;
(4)价格低;
(5)各个功率段,各厂家均能生产,属于市场主流产品。
(1)采用IGBT整流技术,由于耐压低,可靠性相比工频机低(但新一代UPS采用三电平技术此问题已决绝);
(2)逆变器直接挂负载,抗负载冲击能力弱,降低了逆变器的可靠性。
工频UPS
(1)采用可控硅整流技术,可靠性高;
(2)输出配升压变压器,抗冲击能力强,降低了负载突变和短路对UPS的影响。
(1)占地面积大。
(2)重量重;
(3)效率低;
(4)大部分厂家仅生产小功率工频UPS,且部分厂家已经不再生产工频UPS。
UPS系统由于涉及学术性很强的专业技术问题,建议用户咨询UPS业界的主流源自备生产厂商,获取进一步的权威解释。

工频UPS和高频UPS介绍

工频UPS和高频UPS介绍

工频UPS
输出或输入、输出均配隔离变压器 较强 较强 较强 相对较好 可达0.92 85%~95% 较重
是否配隔离变压器 过载能力 抗输入浪涌能力 输出抗冲击、短路能力 零地电压差 输入功率因数 整机效率 重量
体积 功率器件容量
UPS AVR Inverter
较小 小
Surge Protection
– 只要你用电 就要PCM –
PCM 集团 不间断电源(UPS)系统基础知识
UPS
AVR
Inverter
Surge Protection
2
POWERCOM Group
Global Global Leader Leader in in Power Power Protection Protection
UPS AVR Inverter SurgeOM Group
Global Global Leader Leader in in Power Power Protection Protection
3.工频UPS和高频UPS的性能比较
指 标 高频UPS
否 一般 一般 一般 有高频分量 可达0.99 85%~97% 较轻
POWERCOM Group
Global Global Leader Leader in in Power Power Protection Protection
UPS
AVR
Inverter
Surge Protection
POWERCOM Group
Global Global Leader Leader in in Power Power Protection Protection
较大 大
6
POWERCOM Group

高频机与工频机对比

高频机与工频机对比

高频机和工频机的概念解析现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。

而UPS行业的发展也是从工频机向高频机的转变。

八十年代末期和九十年代初期发展起来的功率MOSFET和IGBT,其集高频、高压和耐大电流于一身,使UPS的数字化不断深化,体积小,容量大,高频化将成为UPS的发展方向,大中型的UPS的主流结构由原来的工频机转向高频机。

工频机的结构如下图:其基本的架构为:可控硅整流(Rectifier)→直流母线(DC BUS)→逆变器(Inverter)→升压变压器(Transformer)这种UPS采用可控硅整流将输入的交流电整流为直流电,再通过桥式IGBT逆变器将直流逆变为交流,最后经过输出变压器将交流升压及滤波,提供纯正的交流输出。

其缺点为,从整流和逆变的过程中,都是降压环节。

可控硅整流通过可控整流的导通角调整来适应输入电压变化,确保输入交流电压变化时整流输出直流电压的恒定,因此可控硅整流以斩掉一部分输入交流电为代价,输出电压只能恒定在低于全波整流输出电压的某个数值上。

而逆变环节同样是一个降压环节,因同样用的是斩波的做法,其结果是输出电压等级的再次降低。

正是由于上述的原因,在此种结构的UPS中,必须在输出侧加入升压变压器,将逆变输出的较低交流电压升致合理的输出范围,最终提供了恒定的220/380V输出。

新型的高频机的结构则如下图:其基本的架构为:二极管整流(Rectifier)→升压电路(Booster)→直流母线(DC BUS)→逆变器(Inverter)此种的结构为双转换技术,有升压(Booster)和逆变(Inverter)两个高频环节。

因整流部分使用了二极管整流,不需要调整整流的导通角,整流后的DC电压不必控制,所以高频机的输入功率因数将提高,输入的市电范围可变宽。

而升压(Booster)的环节使用了PFC 的调控技术,用IGBT工作在高频下调控,可以使BUS的电压稳定在较高的电位,而且BUS 电压稳定,纹波小。

工频UPS和高频UPS原理

工频UPS和高频UPS原理

摘要:本文通过大容量工频UPS和高频UPS进行原理分析、拓扑对比、实测数据分析和性能对比,全面总结了大功率工频UPS和高频UPS的优缺点和选配原则。

一、工频机和高频机的定义和原理分析UPS通常分为工频机和高频机两种。

工频机由可控硅SCR整流器,IGBT逆变器,旁路和工频升压隔离变压器组成。

因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz,顾名思义叫工频UPS。

典型的工频UPS拓扑如下:图1:典型工频UPS拓扑主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。

通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。

由于SCR属于半控器件,控制系统只能够控制开通点,一旦SCR导通之后,即使门极驱动撤消,也无法关断,只有等到其电流为零之后才能自然关断,所以其开通和关断均是基于一个工频周期,不存在高频的开通和关断控制。

由于SCR整流器属于降压整流,所以直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低,要使输出相电压能够得到恒定的220V电压,就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

同时,由于增加了隔离变压器,系统输出零线可以通过变压器与逆变器隔离,显著减少了逆变高频谐波给输出零线带来的干扰。

同时,工频机的降压整流方式使电池直挂母线成为可能。

工频机典型母线电压通常为300V~500V之间,可直接挂接三十几节电池,不需要另外增加电池充电器。

按整流器晶阐管数量的不同,工频机通常分为6脉冲和12脉冲两种类型。

6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成的全桥整流,由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流。

6脉冲整流拓扑如下:图 典型6脉冲拓扑12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上,在输入端增加移相变压器后再增加一组6脉冲整流器,使直流母线由12个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流。

下图所示两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。

图 典型12脉冲整流器示意图6脉冲和12脉冲的详细技术分析可参见《大功率UPS6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别》。

工频UPS和高频UPS电源的区别

工频UPS和高频UPS电源的区别

工频UPS和高频UPS电源的区别目前UPS的发展方向是高频机型UPS替代工频机型UPS,因为首先高频机型UPS相比工频机型UPS来讲,不仅取消了笨重的变压器,在效率方面也是提高了近5%。

可是国内的现状就是还有些户对高频机不太信任,这一方面也是因为宣传的缘故。

造成了普遍用户对高频机的不信任。

虽然工频机型UPS使用的历史比较长,但由于它固有的缺点想真正提高机房节能是不太可能实现的,如图1所示。

技术总是在发展的,新技术代替旧技术是历史的发展规律。

然而,新旧之间的替代与转换一般并不是那么顺利,人类社会是这样,自然、科技领域也是如此。

现在的电子技术已进入数字化时代,这是不可逆转的技术发展规律,各行各业迟早都要集中到这一条路上来,但就某一个时期来说发展是不平衡的,这中间有很多因素的影响,比方各自的技术发展水平不同,人员对新技术的认识和承受能力不同等等。

具体到UPS领域又何尝不是如此。

一、工频机UPS和高频UPS的一般概念静止变换式工频机构造UPS技术出现在上个世纪70年代,毫无疑问在当时属尖端技术,几十年间也为电子电器技术领域作出了不朽的奉献,有口皆碑。

一般说任何技术的先进性是相对而言,任何先进的产品也有其一定的适用期。

随着IT技术的出现与发展,工频机UPS 组件暴露出它的缺点,比方体积大、重量大、功耗大和输入功率因数低等不利因素大大影响了数据中心的可靠性。

在历史发展中总是遵循这样一个规律:每当一种技术阻碍生产力发展时,就会有一种新的技术产生出来代替。

毫不例外,高频机UPS技术问世了。

为了区别以前的UPS,就起了一个高频机UPS的名字。

原来那种输入输出都工作在50Hz并且有输出变压器的老的电路构造就称作工频机UPS;而这种输入输出电路都工作在20kHz以上且没有的输出变压器的电路就称为高频机UPS。

二、高频UPS比工频机UPS有哪些优点1、输入功率因数高工频机UPS一般在200kVA以下的输入电路都采用了可控硅6脉冲整流,输入功率因数不超过0.8,谐波电流有30%之大。

(完整版)UPS工频机与高频机的比较

(完整版)UPS工频机与高频机的比较

UPS工频机与高频机的比较1、高频机与工频机的特点UPS按设计电路工作频率分为工频机和高频机,工频机和高频机的结构特点如下。

(1)工频机:以传统的模拟电路原理来设计,机器内部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都较大,一般在带载较大运行时存在较小噪声,但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强,可靠性及稳定性均比高频机强。

(2)高频机:利用高频开关技术,高频机逆变频率一般在20kHz以上。

但高频机在恶劣的电网及环境条件下耐受能力差,较适用于电网比较稳定及灰尘较少、温/湿度合适的环境。

UPS发展的方向是高频化、小型化、智能化和绿色化.因为小型化可以节省投资、提高效率、节约空间等.小型化的前提是高频化,只有高频化才可实现小型化。

小型化的第一个目标就是取消输入/输出隔离变压器。

以前由于技术、器件和材料的原因,给UPS加入了输入/输出隔离变压器,使得产品笨重、性能差、耗能大而且价格贵.后来由于新器件的问世,1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器,近几年由于技术的进一步发展和成熟,推出了半桥逆变器变换方案,又成功地取消了输出隔离变压器,使UPS的性能又有了很大程度的提高,这就是人们所说的高频机,它进一步使UPS缩小了体积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。

所以国际上的知名公司大都放弃了带有输出隔离变压器UPS的生产。

2、高频机与工频机比较高频机与工频机比较而言:尺寸小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪声低,适合于办公场所,性价比高(同等功率下价格低),对空间、环境影响小,相对而言,高频UPS对复印机、激光打印机和电动机引起的冲击(SPIKE)和暂态响应(TRANSIENT)易受影响,由于工频机的变压器把市电与负载隔离,在市电恶劣的环境下,工频机比高频机能提供更安全和可靠的保护,在某些场合如医疗等,要求UPS有隔离装置,因此,对工业、医疗、交通等应用,工频机是较好的选择.两者的选择要根据用户的不同、安装环境、负载情况等条件权衡考虑。

UPS工频机高频机的定义和原理分析

UPS工频机高频机的定义和原理分析

UPS工频机高频机的定义和原理分析UPS通常分为工频机和高频机两种。

工频机由可控硅SCR(晶闸管)整流器,IGBT(绝缘栅双极晶体管)逆变器,旁路和工频升压隔离变压器组成。

因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz,顾名思义叫工频UPS。

典型的工频UPS拓扑如下:图1:典型工频UPS拓扑主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。

通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。

由于SCR属于半控器件,控制系统只能够控制开通点,一旦SCR导通之后,即使门极驱动撤消,也无法关断,只有等到其电流为零之后才能自然关断,所以其开通和关断均是基于一个工频周期,不存在高频的开通和关断控制。

由于SCR整流器属于降压整流,所以直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低,要使输出相电压能够得到恒定的220V电压,就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

同时,由于增加了隔离变压器,系统输出零线可以通过变压器与逆变器隔离,显著减少了逆变高频谐波给输出零线带来的干扰。

同时,工频机的降压整流方式使电池直挂母线成为可能。

工频机典型母线电压通常为300V~500V之间,可直接挂接三十几节电池,不需要另外增加电池充电器。

按整流器晶阐管数量的不同,工频机通常分为6脉冲和12脉冲两种类型。

6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成的全桥整流,由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流。

6脉冲整流拓扑如下:图二、典型6脉冲拓扑12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上,在输入端增加移相变压器后再增加一组6脉冲整流器,使直流母线由12个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流。

下图所示两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。

图三:典型12脉冲整流器示意图6脉冲和12脉冲的详细技术分析可参见:《大功率UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别》。

高频机通常由IGBT高频整流器(注意:工频是SCR整流、IGBT逆变),电池变换器,逆变器和旁路组成,IGBT可以通过控制加在其门极的驱动来控制IGBT的开通与关断,IGBT整流器开关频率通常在几K到几十KHz,甚至高达上百KHz,相对于50Hz工频, 称之为高频UPS。

高频机和工频机的区别

高频机和工频机的区别

高频机和工频机的区别一、结构区别1)工频UPS,整流器采用可控硅整流(SCR)技术,属于降压整流。

逆变后的电压达不到工作电压的要求,因此需要在输出增加一个变压器,用于输出升压。

2)高频UPS采用IGBT整流,整流电路具有电子升压功能,不需要配变压器。

由于比工频机少了一个组件,整体结构更加简单,可靠性更高。

二、控制技术的不同早期的工频机采用模拟技术,目前工频机大多数采用模拟和数字结合的技术。

模拟技术的可靠性要比数字技术低。

而高频机UPS技术是一种全数字化技术,不言而喻,可靠性是很高的。

三、高频机效率更高工频机由于存在输出变压器,同时为了减少输入谐波电流,往往还需要增加滤波器,这些增加了额外的损耗。

高频机无需变压器和滤波器,因此效率更高。

四、高频机输入功率因数高工频机采用SCR整流技术,输入功率因数一般在0.8左右,对电网存在较较大的污染,而高频机采用IGBT整流技术,输入功率因数大于0.99,对电网基本无干扰。

五、高频机对外干扰小干扰有两种,一种是听得到的机械噪声,一种是听不到的电噪声,这两种噪声工频机UPS都有,形成了对设备和对人的伤害。

电噪声影响机器的稳定度,机械噪声影响人的圣心健康,降低工作效率。

而高频机UPS由于工作在20kHz以上,20kHz是人的耳朵听不到的频率,使工作环境安静下来。

又由于而高频机UPS 的输入功率因数高达0.99以上,几乎是线性,所以对外干扰几乎为零。

六、高频机尺寸更小、重量更轻工频机UPS由于有了输出变压器和适应50Hz的电感电容等低频器件使得体积重量都很大。

比如某品牌100kVA工频机UPS 重1239kg,而同是这一家的100kVA高频机 UPS 重量只有145kg。

七、高频机的电池调节范围更宽以100kVA容量的UPS为例,工频机的电池调节范围一般在29-32节,而高频UPS可以做到30-50节。

高频机与工频机区别

高频机与工频机区别

高频机与工频机区别给商务做技术支持,被问到最多的问题就是工频机与高频机的区别,还有这两种机型的优缺点,最重要的一点还是工频机与高频机的概念问题,概念清楚了,问题就好解决了,下面是我查的一些资料和大家一起分享,有不同见解的请发表一下意见,大家一起来完善这个问题。

工频ups与高频ups概念的辨析一直以来,业界对工频ups和高频ups的概念有各种定义,给用户造成了不少混淆。

主要的定义方法有以下两种:一是逆变器调制频率论。

即逆变器调制频率高于20khz的ups称为高频ups,低于这个频率的ups称为工频ups。

这种定义方式经不起推敲的地方在于,如果以逆变器调制频率来定义,那么不仅应该有高频ups,还应该有中频ups。

而“工频ups”的说法就师出无名了,因为,目前ups的逆变器调制频率大多为4~8khz,根本没有以工频(50hz)来调制的。

二是整流器调制频率论。

这也是最为普遍被接受的一种定义方法。

即如果整流器是工频整流(如晶闸管整流),则称为工频机,否则称为高频机。

这种定义方法,在一段时间内确实为业内外普遍接受。

但随着ups技术的发展,这种定义方法也显现出了其不严谨的地方,无法对现有的ups机型进行准确分类。

那么什么才就是“高频机”和“工频机”的精确定义呢?1历史的沿革必须对“高频机”和“工频机”展开精确定义,首先必须介绍定义本身的历史沿革。

1.1传统工频经典ups静态ups发生于上世纪60年代,其经典的流形原理例如图1右图。

图1传统工频ups拓扑图可以看见传统的工频ups由整流器、逆变器、静态旁路、修理旁路、低电压输入变压器共同组成。

这里低电压输入变压器就是ups的必要组成部分,其促进作用就是降压。

这是因为ups存有一个关键的功能就是稳压,而整流、低电压两次转换均为升压环节(功率晶体管的管压降及各种损耗引发),另外还须要考量市电电压高时,也必须确保平衡维持不变的输入电压,所以ups内部必须存有一个环节用作降压,而低电压赢出变压器就是用来实现这一功能的。

UPS主机选型工频还是要高频

UPS主机选型工频还是要高频

UPS主机,选型工频还是要高频?摘要:相信各位机房设计人员对设计UPS时碰到UPS选型问题而困扰,下面我就为大家介绍一篇文章,从比较客观的角度来讲述机房UPS选型中的评价!当然了很多时候不光是产品功能满足要求,也要看商务方面是否支持!标签:主机选型还是中讯邮电咨询设计院有限公司电源处高级工程师侯永涛企业在购买大功率UPS设备的过程中,常常会遇到在工频机和高频机之间进行选择的困惑。

从设备厂商方面讲,当然都认为是自己的好,“公说公有理,婆说婆有理”。

提供工频机的说工频机稳定性和可靠性高,提供高频机的会说高频机节省空间,成本相对较低,等等。

其实,工频机和高频机到底孰优孰劣,很难一概而论,可以说各有利弊。

企业应当在全面认识这两种机型的基础上,客观审视自身的应用需求,选择恰如所需的产品。

工频机和高频机的原理分析工频机和高频机是按UPS的设计电路工作频率来区分的。

工频机是以传统的模拟电路原理设计,由可控硅SCR整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器组成。

因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz,顾名思义叫工频UPS。

高频机通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成。

IGBT 可以通过控制加在门极的驱动来控制其开通与关断,IGBT整流器开关频率通常在几K到几十KHz,甚至高达上百KHz,远远高于工频机,因此称为高频UPS。

在工频UPS电路中,主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。

通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。

由于SCR属于半控器件,控制系统只能够控制开通点,一旦SCR导通之后,即使门极驱动撤消,也无法关断,只有等到其电流为零之后才能自然关断,所以其开通和关断均是基于一个工频周期,不存在高频的开通和关断控制。

由于SCR整流器属于降压整流,所以直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低,要使输出相电压能够得到恒定的220V电压,就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

高频机与工频机性能比较

高频机与工频机性能比较

高频机与工频机性能比较一、工频变压器与高频变压器的架构区别传统老式结构UPS的基本结构(工频机) 如下,基本结构:可控硅整流+电池直接直流母线+ IGBT逆变器+升压变压器:目前比较流行的UPS结构由原来的老式结构逐渐转向更为合理的新型结构,新型全IGBT UPS结构(高频机)如下,基本结构:IGBT整流+DC/DC倍压环节+独立充电器+逆变器:二、工频机与高频机的性能比较UPS从工频机向高频机发展是不可逆转的历史必然:随着高频机硬件电路设计的更加完善,IGBT、MOSFET功率元件技术更加成熟,DSP 数字技术的不断深入,可靠性大大提高,高频机的优越性日益明显体现出来,促成了新一代UPS的主流结构由原来的工频机向高频机转变,正如当年可控硅逆变器被大功率晶体管GTR取代,之后又被IGBT逆变器取代一样。

其主要优越性如下:A: 效率高:因高频机的功率器件全部工作在高频开关状态,所以能量的损耗非常小,其效率可以高达90%~95%;MGE GALAXY 5000 UPS在25%负载率下整机效率即可高达92%以上;工频机从其结构中可以看出,从整流(从交流变为直流)到逆变(在从直流变为交流)的过程中,每个环节都是降压环节,在此种结构的UPS中,必须在输出测加入变压器,将逆变输出的较低恒定电压升致合理的输出范围,最终提供了恒定的220/380V输出,其结果必定导致其整体效率比较低,只有80%~90%。

这里展开说明一下UPS系统效率对用户运行成本的影响(非常可观):一套100KVA 1+1 并机的UPS系统,系统效率相差5%,运行10年的电费相差:200KVA ×5%×24小时/天×365天/年×10年×0.6元/KWH(电费)=525600.00元。

也就是说,对一套100KVA 1+1并机的UPS系统而言,10年的运行成本相差有52.56万元。

所以大型UPS系统的效率是多么的重要啊!B: 功率密度高:因高频机的功率器件全部工作在高频开关状态,能量的损耗非常小,避免使用大的散热片,加之铁氧体等新型磁性元件的应用,UPS的体积小、重量轻,功率密度可以高达30W/in3。

UPS名词解释

UPS名词解释

UPS名词解释高频机与工频机区别定义1、高频机:利用高频开关技术,以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS,俗称高频机,高频机体积小、效率高。

2、工频机:采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机,主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。

高频机VS工频机2-1高频机不带隔离变压器,其输出零线存在高频电流,主要来自市电电网的谐波干扰、UPS 整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等,其干扰电压不仅数值高而且难以消除。

而工频机的输出零地电压更低,而且不存在高频分量,对于计算机网络的通信安全来讲,更加重要。

2-2高频机输出没有变压器隔离,如果逆变功率器件发生短路,则直流母线(DC BUS)上的高直流电压直接加到负载上,这是安全隐患,而工频机则不存在此问题。

2-3工频机的抗负载冲击能力较强。

3、性能比较序号比较的指标、性能高频UPS 工频UPS1 过载能力一般较强2 抗输入浪涌能力一般较强3 输出抗冲击、短路能力一般较强4 输入功率因数0.99 0.75 整机效率85~90% 75~85%6 功率密度高小7 零地电压相对较差,有高频分量相对较好8 输出级元器件多少9 功率器件容量小大10 故障时器件损坏程度高低11 可靠性一般好12 可维护性较复杂简易13 重量轻重14 体积小大15 与发电机适应力较差好从以上的比对中可以清晰的看出工频机在很多的方面优于高频机。

对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为首选。

输入功率因数:是一个重要指标。

提高此项指标不仅可以降低线路损耗、节约电能、消除火灾隐患,还可以减少对市电的谐波污染,提高市电的供电质量,获得较大的经济效益及社会效益。

提高输入功率因数的方法由无源功率因数校正技术发展到有源功率因数校正技术。

没有采用校正技术的输入功率因数很低,最理想的输入功率因数是1。

电源效率:是指UPS的整机电能利用率,也就是UPS从外部吸收功率与向负载输出功率两者之的比值。

UPS工频机与高频机的区别与性能比较

UPS工频机与高频机的区别与性能比较

UPS工频机与高频机的区别与性能比较目前的国家和国际标准中没有对此进行定义,在国外也不使用这种叫法,这只是在国内使用的一个非标准的名称。

通俗的讲,就是含有逆变器输出变压器的UPS称为工频机,没有逆变器输出变压器的UPS就是高频机。

高频机通常采用IGBT进行高频开关整流,同时完成功率因数校正的功能。

而工频机都是采用晶闸管进行全控桥整流,对电网具有较大的谐波污染。

高频机因为没有了输出变压器,节省了资源、减轻了重量、提高了效率,是节能环保的机型,也是发展的趋势。

世界上主要的UPS厂家都推出大功率的高频机。

一、定义1、高频机:利用高频开关技术,以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS,俗称高频机,高频机体积小、效率高。

2、工频机:采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机,主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击抗干扰能力强、带负载能力强。

2、高频机与工频机的比较高频机不带隔离变压器,其输出零线存在高频电流,主要来自市电电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等,其干扰电压不仅数值高而且难以消除。

而工频机的输出零地电压更低,而且不存在高频分量,对于计算机网络的通信安全来讲,更加重要。

高频机输出没有变压器隔离,如果逆变功率器件发生短路,则直流母线(DC BUS)上的高直流电压直接加到负载上,这是安全隐患,而工频机则不存在此问题。

工频机的抗冲击抗干扰能力较强。

二、性能比较1. 从以上的比对中可以清晰的看出工频机在很多的方面优于高频机。

对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为首选。

也正因为此,现在工频机呈现需求上升的趋势。

高频机由于逆变频率为50KHz不适合重要性负载,因为它有一定的射频干扰,计算机类负载对射频干扰较敏感。

而工频机不存在这个问题,特别是采用了PFC(功率因素校正)技术的工频机。

2. 高频机带非线性负载能力较差,其原因也是因为其逆变频率高输入/输出不隔离,对负载要求较为严格。

高频机UPS与工频机UPS优劣势分析——访肖斌高级工程师

高频机UPS与工频机UPS优劣势分析——访肖斌高级工程师

由 此 可 见 , 工 频 机 与 高 频 机 的 概 念 主 要 是 对 整 流 部 分
而 言 , 工 频 机 是 晶 闸 管 整 流 ,传 统 技 术 最 好 也 只 能 可 做 到 1 脉 2 中整 流 ; 而 小 功 率 高 频 机 的 整 流 是 二 极 管 不 控 整 流 / GBT+l I GBT的 高 频 直 流 升 压 环 节 ;而 中 大 功 率 高 频 机 结
明显 优 势 ,代 表 了 UPS发 展 技 术 的 最 新 水 平 ,符 合 绿 色 环
结 构 是 二 极 管整 流 +D OC C/ BO S 升 压 环节 + 立 充 电器 O t 独
保 低 碳 的世 界 潮 流 ,工频 机 U PS降 逐 步退 出 市 场 。
+逆 变 器 。中 大 功 率 高 频 机 型 UPS的 基 本结 构是 I GBT整 流
年来 由于 UPS行 业 的 特 殊 性 ,很 多 用 户 在 选 择 和 使 用 UPS
中存 在 很 多 不 清 楚 的 地 方 ,在 UPS一 些 基 本 概 念 上 依 然 存 在 不 少 的 问 题 ,严 重 影 响 了UPS的合 理 选 用 。例 如 :有 些 用 户 不 能 正 确 弄 清 楚 工 频 机 UPS和 高 频 机 UP S的原 理和 区

般 发 展为 数 字 与 模 拟相 结 合 的技 术 。模 拟技 术 的 可 靠性 要
比 数 字 技 术 低 。而 高 频 机 UP S技术 是 一 种 全 数 字 化 技 术 , 可 靠 性远 远 高 于 工频 机 U PS。 5 充 电 控 制 方 式 优 异 :在 充 电 环节 上 ,全 f T . GB U Ps 具 有 更 明 显 的 优 势 。早 期 U PS采 用 电池 直 接 挂 直 流 母 线 的
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大功率u p s不间断电源工频机与高频机
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
大功率UPS不间断电源工频机与高频机
用户在购买大功率UPS不间断电源的时候,常常面临在工频机和高频机之间进行选择的困惑。

就UPS厂商方面而言,当然都认为是自己的好,“公说公有理,婆说婆有理”。

提供工频机的厂商说工频机稳定性和可靠性高;提供高频机的厂商会说高频机节省空间,成本相对较低等诸如此类的说法。

其实,工频机和高频机到底孰优孰劣,很难一概而论,可以说各有利弊。

用户应当在全面认识这两种UPS机型的基础上,客观审视自身的应用和需求,选择适合自己需要的产品。

1 工频机和高频机的原理分析
工频机和高频机是按UPS的设计电路工作频率来区分的。

工频机是以传统的模拟电路原理设计,由晶闸管(SCR)整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器组成。

因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz,顾名思义叫工频UPS。

高频机通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成。

IGBT可以通过控制加在门极的驱动来控制其开通与关断,IGBT整流器开关频率通常在几千赫到几十千赫,甚至高达上百千赫,远远高于工频机,因此称为高频UPS。

在工频UPS电路中,主路三相交流输入经过换相电感,接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压,通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。

由于SCR属于半控器件,控制系统只能控制开通点,一旦SCR导通之后,即使门极驱动撤消,也无法关断,只有等到其电流为零之后才能自然关断,所以其开通和关断均是基于一个工频周期,不存在高频的开通和关断控制。

由于SCR整流器属于降压整流,所以直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入交流电压低,要使输出相电压能够得到恒定的220V电压,就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

相比而言,高频UPS整流属于升压整流,其输出直流母线的电压比输入线电压的峰值高,一般典型值为800V左右,如果电池直接挂接母线,所需要的标配电池节数需要67节,这样给实际应用带来极大的限制。

因此一般高频UPS会单独配置一个电池电压变换器,市电正常的时候电池变换器把800V的母线电压降到电池组电压;市电故障或超限时,电池变换器把电池组电压升高到800V的母线电压。

由于高频机母线电压为800V左右,所以逆变器输出相电压可以直接达到220V,逆变器之后就不再需要升压变压器。

因此,有无隔离变压器是工频机与高频机在结构上的主要区别。

2 UPS输出隔离变压器的作用
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。

隔离变压器在UPS 中通常被设计在逆变器的输出端,可以起到增加UPS性能改善负载端供电质量的作用。

通常,UPS的输出隔离变压器有以下四大优点:
2.1 降低零地电压,优化UPS末端供电网络
UPS的逆变输出安装隔离变压器可以隔离输入和输出之间的电气连接,从而有效地降低输出的零地电压。

由于隔离变压器的副边绕组采用Y型接法,中性点接地后产生新的零线,从而达到降低零地电压的目的。

事实上,HP、IBM、SUN的小型机因为要保证精密的计算能力与高可靠的数据处理传输能力,都会对零地电压有极高的要求,加装隔离变压器可以彻底解决因为零地电压偏高所造成的一些问题。

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*,并可以使高次谐波大幅度衰减。

采用电源隔离变压器,可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声*,提高设备的电磁兼容性。

2.3 增强过载短路保护能力,保护负载与UPS主机
由于其自身的特性,隔离变压器是UPS中工作最为稳定的器件。

UPS在正常工作过程中,如果遇到大的短路电流,变压器会产生反向电动势,延缓短路电流对负载以及逆变器的冲击破坏,具有保护负载与UPS主机的作用。

2.4 “通交流阻直流”,UPS故障时保护负载
高额UPS的AC/DC变换部分采用高频化设计,提高了UPS的输入功率因数(0.98以上)及输入电压范围,DC/AC逆变部分高频化减少了输出滤波电感的体积,功率密度大。

由于无输出隔离变压器,一旦逆变器桥臂的IGBT被击穿短路,BUS母线直流高电压将加到负载上,危及负载的安全。

输出隔离变压器具有“通交流阻直流”的能力,可以解决此类问题,在UPS发生故障时能够使负载安全运行。

3 工频机和高频机的性能对比
(1)在可靠性方面,工频机要优于高频机
工频机采用晶闸管(SCR)整流器,该技术经过半个多世纪的发展和革新,已经非常成熟,其抗电流冲击能力非常强。

由于SCR属于半控器件,不会出现直通、误触发等故障。

相比而言,高频机采用的IGBT高频整流器虽然开关频率较高,但是IGBT工作时有严格的电压、电流工作区域,抗冲击能力较低。

因此在总体可靠性方面,IGBT整流器比SCR整流器低。

(2)在环境适应性方面,高频机要优于工频机
高频机是以微处理器作为处理控制中心,将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处理器中,以软件程序的方式来控制UPS的运行。

因此,体积、重量等方面都有明显的降低,噪音也较小,对空间、环境影响小,因此比较适合于对可靠性要求不太苛刻的办公场所。

正因为如此,许多厂家的中小功率UPS普遍推出了高频机。

(3)在负载对零地电压的要求方面,工频机要优于高频机
大功率三相高频机零线会引入整流器并作为正负母线的中性点,这种结构就不可避免地造成整流器和逆变器高频谐波耦合在零线上,抬升零地电压,造成负载端零地电压抬高,很难满足IBM、HP等服务器厂家对零地电压小于1V的场地需求。

另外,在市电和发电机切换时,高频机往往因零线缺失而必须转旁路工作,在特定工况下可能造成负载闪断的重大故障。

工频机因整流器不需要零线参与工作,在零线断开时,UPS可以保持正常供电。

4 结束语
从结构上讲,工频机UPS和高频机UPS的差异主要表现在隔离变压器上,而工频机对隔离变压器的使用,在很大程度上提升了UPS的可靠性。

从综合性能方面来讲,工频机和高频机则各有优劣,至少在当前,不存在谁取代谁的问题。

用户在选购设备的时候应当立足于自身的实际需要,而不是盲目跟从。

比如,用户要建设中大型的数据中心,那么对可靠性和稳定性的要求就应当放在第一位,大功率的工频机UPS就应当是首选;如果是一般的办公场所应用,或者主要考虑到设备对空间的占用,则可以采用高频机UPS。

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