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高頻/工頻UPS比較
高頻/工頻UPS比較
日期：2025-04-17 12:36
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摘要：
高頻/工頻UPS比較
一、 工頻機(jī):指采用了輸入輸出隔離變壓器的在線式UPS,通過(guò)隔離變壓器的隔離保護(hù),可以有效地過(guò)濾電網(wǎng)上的諧波干擾和因?yàn)樨?fù)載特性而產(chǎn)生的大電流沖擊, 多為大功率UPS(10KVA以上) 。
二、 高頻機(jī):取消了輸入輸出隔離變壓器,改為集成電路芯片控制的在線式UPS. 使用體積小巧的高頻變壓器,頻率高達(dá)20KHz供給。
三高端化、工頻機(jī)不足傳承。
1）輸入輸出變壓器尺寸大實現了超越； 2）用于消除高次諧波的輸出濾波器尺寸大支撐能力；
3）變壓器和電感產(chǎn)生音頻噪聲充分發揮； 4）對(duì)負(fù)載和市電變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較差選擇適用。
5）效率低管理； 6)輸入無(wú)功率因數(shù)矯正，對(duì)電網(wǎng)污染較嚴(yán)重交流；
7）成本高基礎，特別對(duì)于小容量機(jī)型，無(wú)法與高頻機(jī)相比還不大。
四高產、工頻機(jī)與高頻機(jī)的可靠性比較：
1，高頻機(jī)不可靠是站不住腳的約定管轄，世界知名UPS廠商在技術(shù)選型和將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上都是以高頻為**主力方向數據，30KVA以下的機(jī)器都以高頻機(jī)為主，這與高頻機(jī)負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快發揮，能量密度高顯著，體積小，噪聲小開放以來，另外高頻機(jī)可以作到輸入有源功率因數(shù)矯正占，真正代表將來(lái)綠色電源的發(fā)展趨勢(shì)。
2提供了有力支撐，凡是對(duì)高頻機(jī)可靠性提出質(zhì)疑的激發創作，可以肯定，是國(guó)內(nèi)的雜牌小UPS廠商進一步意見。他們本身技術(shù)力量有限增幅最大，測(cè)試設(shè)備不足。因此在開(kāi)發(fā)高頻機(jī)的過(guò)程中受開(kāi)發(fā)水平的限制無(wú)法完善機(jī)身性能生產能力，從而只能在引進(jìn)80年代末臺(tái)灣廠商的技術(shù)的基礎(chǔ)上完善工頻機(jī)標準。工頻機(jī)向高頻機(jī)的發(fā)展很重要的一點(diǎn)是高頻開(kāi)關(guān)控制的抗干擾問(wèn)題。
3堅持好、工頻機(jī)同高頻機(jī)的可靠性可以通過(guò)其平均無(wú)故障時(shí)間等指標(biāo)來(lái)衡量即將展開。
工頻機(jī)與高頻機(jī)的區(qū)別
UPS按設(shè)計(jì)電路工作頻率來(lái)分，可分為工頻機(jī)和高頻機(jī)特性。工頻機(jī)是以傳統(tǒng)的模擬電路原理來(lái)設(shè)計(jì)培養，機(jī)器內(nèi)部電力器件（如變壓器、電感更加完善、電容器等）都較大，一般在帶載較大運(yùn)行時(shí)存在較小噪聲建設應用，但該機(jī)型在惡劣的電網(wǎng)環(huán)境條件中耐抗性能較強(qiáng)支撐作用，可靠性及穩(wěn)定性均比高頻機(jī)強(qiáng)。而高頻機(jī)是以微處理器（CPU蕊片）作為處理控制中心動力，是將繁雜的硬件模擬電路燒錄于微處理器中同時，以軟件程序的方式來(lái)控制UPS的運(yùn)行互動式宣講。因此，體積大大縮小模式，重量大大降低自動化，制造成本低，售價(jià)相對(duì)低發揮重要帶動作用。高頻機(jī)逆變頻率一般在20KHZ以上意向。但高頻機(jī)在惡劣的電網(wǎng)及環(huán)境條件下耐受能力差，較適用于電網(wǎng)比較穩(wěn)定及灰塵較少文化價值、溫/濕度合適的環(huán)境形式。
高頻機(jī)與工頻機(jī)比較而言：尺寸小、重量輕不斷完善、運(yùn)行效率高（運(yùn)行成本低）數字化、噪音低，適合于辦公場(chǎng)所基礎上，性?xún)r(jià)比高（同等功率下各領域，價(jià)格低），對(duì)空間保持競爭優勢、環(huán)境影響小進行培訓，相對(duì)而言，高頻UPS 對(duì)復(fù)印機(jī)不容忽視、激光打印機(jī)和電動(dòng)機(jī)引起的沖擊（SPIKE）和暫態(tài)響應(yīng)（TRANSIENT）易受影響組織了，由于工頻機(jī)的變壓器把市電與負(fù)載隔離，對(duì)市電惡劣的環(huán)境下說服力，工頻機(jī)比高頻機(jī)能提供更**和可靠的保護(hù)搶抓機遇，在某些場(chǎng)合如醫(yī)療等，要求UPS有隔離裝置表示，因此全面闡釋，對(duì)工業(yè)、醫(yī)療競爭力所在、交通等應(yīng)用引人註目，工頻機(jī)是較好的選擇。兩者的選擇要根據(jù)客戶(hù)的不同溝通機製、安裝環(huán)境好宣講、負(fù)載情況等條件權(quán)衡考慮。
工頻機(jī)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單領先水平，存在的問(wèn)題是：
1）輸入輸出變壓器尺寸大；
2）用于消除高次諧波的輸出濾波器尺寸大；
3）變壓器和電感產(chǎn)生音頻噪聲戰略布局；
4）對(duì)負(fù)載和市電變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較差品牌。
5）效率低深入開展；
6)輸入無(wú)功率因數(shù)矯正，對(duì)電網(wǎng)污染較嚴(yán)重等形式；
7）成本高技術的開發，特別對(duì)于小容量機(jī)型，無(wú)法與高頻機(jī)相比飛躍。
工頻機(jī)與高頻機(jī)的可靠性比較：
1更高效，高頻機(jī)不可靠是站不住腳的，世界知名UPS廠商在技術(shù)選型和將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上都是以高頻為**主力方向組成部分，30KVA及以下的機(jī)器都以高頻機(jī)為主影響，這與高頻機(jī)負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，能量密度高的過程中，體積小發展契機，噪聲小，價(jià)格低（特別是小機(jī)）有很大關(guān)系促進進步，特別是高頻機(jī)可以作到輸入有源功率因數(shù)矯正發力，真正代表將來(lái)綠色電源的發(fā)展趨勢(shì)。
2迎來新的篇章，凡是對(duì)高頻機(jī)可靠性提出質(zhì)疑的共創美好，可以肯定，是國(guó)內(nèi)的雜牌小UPS廠商薄弱點。他們本身技術(shù)力量有限覆蓋範圍，測(cè)試設(shè)備不足。因此在開(kāi)發(fā)高頻機(jī)的過(guò)程中受開(kāi)發(fā)水平的限制無(wú)法完善機(jī)身性能積極性，從而只能在引進(jìn)80年代末臺(tái)灣廠商的技術(shù)的基礎(chǔ)上完善工頻機(jī)奮勇向前。工頻機(jī)向高頻機(jī)的發(fā)展很重要的一點(diǎn)是高頻開(kāi)關(guān)控制的抗干擾問(wèn)題，而這個(gè)問(wèn)題已隨著Avansys/Huawei安圣／山特/華為使用DSP全數(shù)字控制技術(shù)而得到解決實施體系。
UPS 高頻機(jī)與工頻機(jī)的技術(shù)區(qū)別
隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展組建，很多計(jì)算機(jī)、電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)效果較好、新理念引入到UPS行業(yè)重要的意義。與IT行業(yè)的其他產(chǎn)品類(lèi)似，現(xiàn)在的UPS與從前的產(chǎn)品相比較等多個領域，無(wú)論在主要性能上再獲、外觀尺寸上、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性及可靠性方面促進善治，都有了顯著的進(jìn)步供給，有些指標(biāo)甚至是質(zhì)的飛躍，對(duì)于大中型UPS來(lái)說(shuō)更是如此。
IGBT逆變器+升壓變壓器
新型全IGBT UPS結(jié)構(gòu)(高頻機(jī))如下進行探討，基本結(jié)構(gòu)：不控整流+DC/DC倍壓環(huán)節(jié)+獨(dú)立充電器+逆變器
從圖中可以看出，工頻機(jī)與高頻機(jī)的概念主要是對(duì)整流部分而言服務水平，工頻機(jī)是可控整流最新，傳統(tǒng)技術(shù)*好可做到12拍整流；而高頻機(jī)的整流是二極管不控整流+IGBT的高頻直流升壓環(huán)節(jié)處理方法。對(duì)逆變器而言都是IGBT的SPWM高頻逆變工作方式(除早期的可控硅逆變工作模式UPS重要作用，目前已經(jīng)淘汰)。另外習慣，工頻機(jī)的輸出變壓器必不可少充足，由于其整流逆變等環(huán)節(jié)均為降壓環(huán)節(jié)，因此在輸出側(cè)必須有升壓變壓器作為電壓的調(diào)整的積極性。而高頻機(jī)由于具有DC/DC升壓環(huán)節(jié)綠色化發展，其輸出側(cè)不必要加升壓環(huán)節(jié)(升壓變壓器)，對(duì)于需要加裝隔離變壓器的現(xiàn)場(chǎng)不久前，高頻機(jī)也可按照要求加裝隔離變壓器選件用上了，其作用也由原來(lái)的必要配置轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇x配置。UPS的電氣結(jié)構(gòu)所以發(fā)生了更新變化能力建設，主要是由于元器件的發(fā)展關註，IGBT作為UPS的主要功率元件技術(shù)更加成熟，無(wú)論從容量無障礙、結(jié)構(gòu)連日來、或是可靠性都大大地提高了，加之UPS數(shù)字化程度地不斷深入促成了新一代大中型UPS的主流結(jié)構(gòu)由原來(lái)的工頻機(jī)轉(zhuǎn)向高頻機(jī)(正如當(dāng)年可控硅逆變器被大功率晶體管GTR取代認為，之后又被IGBT逆變器取代一樣)系統。UPS電氣結(jié)構(gòu)的更新*直接的效果就是UPS主機(jī)體積的縮小，重量的下降文化價值，而更重要的是電氣性能的提高形式。下面具體分析兩種結(jié)構(gòu)UPS的電氣原理及電氣性能：
早期大中型UPS主回路結(jié)構(gòu)采用可控硅整流將輸入的交流電整為直流，電池直接掛在直流母線上不斷完善，當(dāng)輸入市電正常時(shí)數字化，靠整流可控硅的調(diào)節(jié)對(duì)電池充電，同時(shí)為GTR或IGBT結(jié)構(gòu)的橋式逆變器供電著力提升，逆變器將直流逆變?yōu)榻涣鳎?后經(jīng)過(guò)輸出變壓器的升壓及濾波深刻內涵，提供純正的交流輸出。從其結(jié)構(gòu)中可以看出融合，從整流（從交流變?yōu)橹绷鳎┑侥孀儯ㄔ趶闹绷髯優(yōu)榻涣鳎┑倪^(guò)程中深入闡釋，每個(gè)環(huán)節(jié)都是將壓環(huán)節(jié)：可控硅整流是為了提供恒定的直流電壓而采取的一種整流方式（可通過(guò)可控整流的導(dǎo)通角調(diào)整來(lái)適應(yīng)輸入電壓變化，確保輸入交流電壓變化時(shí)整流輸出直流電壓的恒定），由于可控硅整流只能斬掉一部分輸入電物聯與互聯，所以其恒定輸出電壓的代價(jià)是將輸出電壓恒定在底于全波整流輸出電壓的某個(gè)數(shù)值上穩定。而逆變環(huán)節(jié)同樣是一個(gè)降壓環(huán)節(jié)，從可控整流輸入來(lái)的直流電在通過(guò)逆變器逆變出交流的過(guò)程中同樣采用的是斬波的做法供給，其結(jié)果同樣是輸出電壓等級(jí)的再次降低優勢與挑戰。正是由于上述的原因，在此種結(jié)構(gòu)的UPS中解決方案，必須在輸出測(cè)加入升壓變壓器趨勢，將逆變輸出的較低恒定電壓升致合理的輸出范圍，*終提供了恒定的220/380V輸出上高質量。
目前較為先進(jìn)的UPS主回路結(jié)構(gòu)采用不控整流加升壓環(huán)節(jié)一站式服務，將交流輸入通過(guò)整流橋全波整流為直流后，采用IGBT元件組成的DC/DC電路直流升壓到一個(gè)較高的恒定直流電壓（與可控硅整流的效果相反深入交流，通過(guò)這種IGBT整流可以得到一個(gè)高于全波整流輸出電壓的恒定直流電引領作用。并將其作為直流母線，為電池充電電路（充電電路也采用IGBT充電技術(shù)雙向互動，可實(shí)現(xiàn)電池直接掛母線方式所無(wú)法作到的充電效果）及逆變輸出部分提供電能效率和安。由于直流母線電壓足夠高，經(jīng)過(guò)IGBT高頻逆變調(diào)整后品牌，可直接得到恒定的逆變輸出電壓深入開展。此時(shí)無(wú)須在加一個(gè)升壓環(huán)節(jié)，完全可以省掉輸出升壓變壓器等形式。
在上述的兩種UPS結(jié)構(gòu)中技術的開發，后者在所有功率環(huán)節(jié)均采用了IGBT技術(shù)，因此此種結(jié)構(gòu)的UPS又為全IGBT UPS飛躍。由于數(shù)字技術(shù)的引入更高效，大大提高了IGBT元件的開(kāi)關(guān)頻率，與前者相比重要部署，在很多方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)：
可控硅整流的*大缺點(diǎn)就是對(duì)電網(wǎng)的干擾問(wèn)題緊密協作，由于輸入斬波產(chǎn)生的回潰污染，通常只能采用附加的輸入功率因數(shù)補(bǔ)償環(huán)節(jié)線上線下，如有源濾波器等發揮重要作用。不但增加了購(gòu)買(mǎi)UPS的費(fèi)用，同時(shí)效果也不理想數據顯示，無(wú)形中又增加了一個(gè)故障點(diǎn)高質量。而新型的全IGBT整流可輕易地將功率因數(shù)提高到接近1。從根本上解決了對(duì)電網(wǎng)回潰干擾的問(wèn)題記得牢。
由于從前的UPS采用GTR作為逆變輸出功率元件註入了新的力量，因此其開(kāi)關(guān)特性較差重要的作用，即使采用了IGBT元件，由于控制上沒(méi)有相應(yīng)的改善去創新，其開(kāi)關(guān)頻率也較低足夠的實力，因此輸出波形不很平滑，或需要變壓器等大電感元件平波又進了一步。而目前的UPS數(shù)字化控制多種場景，逆變輸出的開(kāi)關(guān)頻率非常高，因此輸出波形平滑規劃，無(wú)須較大的電感元件，更可省掉變壓器深度。
在充電環(huán)節(jié)上帶動擴大，全IGBT UPS具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。早期UPS采用電池直接掛直流母線的做法開拓創新，電池的充電電壓只能通過(guò)可控硅整流控制持續發展，只能作到恒壓限流的傳統(tǒng)充電方式，而且充電參數(shù)幾乎不可改變促進善治。而實(shí)際上擴大，UPS電池的配置是靈活多樣的，對(duì)不同容量的電池采取同樣的充電參數(shù)顯然會(huì)對(duì)電池延壽不利發揮效力。而采用全IGBT技術(shù)的UPS新格局，在直流母線上引出的直流電經(jīng)過(guò)IGBT斬波控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的**充電安全鏈，并可通過(guò)數(shù)字化控制細(xì)化參數(shù)設(shè)置顯示，作到為每種配置的電池指定*適合的充電方案，達(dá)到延長(zhǎng)壽命的目的真正做到。四通的ABM電池管理技術(shù)就是在全IGBT結(jié)構(gòu)的硬件基礎(chǔ)上通過(guò)合理的程序控制實(shí)現(xiàn)的集聚。
變壓器在全IGBT技術(shù)UPS中，作為可選配置為一些有特殊要求的用戶(hù)配置調整推進。其功能也主要是適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)特殊電力狀況狀況，例如現(xiàn)場(chǎng)輸入電為三相角形輸入時(shí)，采用輸入角/星變壓器可使UPS在角型輸入的現(xiàn)場(chǎng)得以應(yīng)用機製；再如現(xiàn)場(chǎng)要求UPS必須為單相輸出全過程，且功率數(shù)較高時(shí)（一般容量大于20KVA時(shí)，UPS很少有單相輸出的標(biāo)準(zhǔn)形式使命責任，都采用三相輸出形式）效果，可采用輸出的三相/單相變壓器，提供供電形式轉(zhuǎn)換合規意識，滿(mǎn)足用電要求密度增加。還有一些用電場(chǎng)合要求輸入電與輸出電的全隔離，可在UPS輸出一測(cè)配置隔離變壓器，可有效抑制共模躁聲機遇與挑戰。但需要注意的是廣泛關註，采用可控整流的UPS雖然標(biāo)準(zhǔn)配置具有變壓器，但其隔離效果不一定完善集成技術，主要是隔離變壓器的位置應(yīng)加在UPS旁路輸出與逆變輸出的公共輸出測(cè)才可完全作到輸入與輸出的電氣隔離就能壓製，而可控硅整流UPS的輸出升壓變壓器只是提升逆變輸出的電壓，而對(duì)旁路輸出不起作用(除非具有雙隔離變壓器將逆變輸出與旁路輸入同UPS輸出隔離開(kāi)來(lái)
