隨著UPS電源的誕生，一致發展到現在，市面上或者電源廠家提供著兩類UPS電源產品：工頻機和高頻機。在這里鴻瑞成科技公司的技術人員有必要向大家來解釋一下工頻機和高頻機的含義以及他們之間的區別和，為用戶提供更可靠的電力保障，以及幫助大家做好預算，盡量讓大家齊納華仔刀刃上，選擇自己的UPS電源產品。
*，工頻機和高頻機定義和結構上的差別：工頻機由晶閘管（SCR）整流器、IGBT逆變器、旁路和工頻隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz,顧名思義叫工頻UPS。主路三相交流輸入經過換相電感接到由三個SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過控制整流橋SCR的導通角來調節輸出直流電壓值。由于SCR屬于半控器件,控制系統只能控制開通點,一旦SCR導通之后,即使門極驅動撤消,也無法關斷,只有等到其電流為零之后才能自然關斷,所以其開通和關斷均是基于一個工頻周期,不存在高頻開通和關斷控制。 由于SCR整流器屬于降壓整流,所以直流母線電壓經逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低,要使輸出相電壓能夠達到恒定的220V電壓,就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。同時,由于增加了隔離變壓器,系統輸出零線可以通過變壓器與逆變器隔離,明顯減少了逆變高頻諧波給輸出零線帶來的干擾。主路三相交流輸入經過換相電感接到由三個SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過控制整流橋SCR的導通角來調節輸出直流電壓值。由于SCR屬于半控器件,控制系統只能控制開通點,一旦SCR導通之后,即使門極驅動撤消,也無法關斷,只有等到其電流為零之后才能自然關斷,所以其開通和關斷均是基于一個工頻周期,不存在高頻開通和關斷控制。 由于SCR整流器屬于降壓整流,所以直流母線電壓經逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低,要使輸出相電壓能夠達到恒定的220V電壓,就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。同時,由于增加了隔離變壓器,系統輸出零線可以通過變壓器與逆變器隔離,明顯減少了逆變高頻諧波給輸出零線帶來的干擾。主路三相交流輸入經過換相電感接到由三個SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過控制整流橋SCR的導通角來調節輸出直流電壓值。由于SCR屬于半控器件,控制系統只能控制開通點,一旦SCR導通之后,即使門極驅動撤消,也無法關斷,只有等到其電流為零之后才能自然關斷,所以其開通和關斷均是基于一個工頻周期,不存在高頻開通和關斷控制。 由于SCR整流器屬于降壓整流,所以直流母線電壓經逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低,要使輸出相電壓能夠達到恒定的220V電壓,就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。同時,由于增加了隔離變壓器,系統輸出零線可以通過變壓器與逆變器隔離,明顯減少了逆變高頻諧波給輸出零線帶來的干擾。
高頻機通常由IGBT高頻整流器、電池變換器、逆變器和旁路組成,IGBT可以通過控制加在其門極的驅動來控制IGBT的開通與關斷,IGBT整流器開關頻率通常在幾到幾十千赫之間,有時甚至高達上百千赫,相對于50Hz工頻, 稱之為高頻UPS。高頻UPS整流屬于升壓整流模式,其輸出直流母線的電壓一定比輸入線電壓的峰值高,一般典型值為800V左右,如果電池直接掛接母線,所需要的標配電池節數達到67節,這樣就給實際應用帶來很大的限制。因此一般高頻UPS會單獨配置一個電池變換器,在市電正常的時候,電池變換器把800V的母線電壓降壓到電池組電壓值;在市電故障或超*,電池變換器則會把電池組電壓升壓到800V的母線電壓,從而實現電池的充放電管理。由于高頻機母線電壓為800V左右,所以逆變器輸出相電壓可以直接達到220V,逆變器之后就不需要升壓變壓器了,但是沒有隔離效果。
第二、性能對比：工頻機和高頻機的性能對比工頻機和高頻機的性能對比工頻機和高頻機的性能對比工頻機和高頻機的性能對比 隨著電力電子技術的發展和高頻功率器件不斷問世,中小功率段的UPS產品也逐步高頻化。高頻UPS具有功率密度大、體積小、重量輕的特點,但在高頻UPS功率段向中大功率過渡的過程中,高頻拓撲UPS在使用過程中暴露出一些固有缺點,并影響到UPS的安全使用和運行。零地電壓抬升和電池架帶電問題零地電壓抬升和電池架帶電問題零地電壓抬升和電池架帶電問題零地電壓抬升和電池架帶電問題可以看到,大功率三相高頻機零線會引入整流器并做為正負母線的中性點,此種結構不可避免地造成整流器和逆變器高頻諧波耦合在零線上,抬升零地電壓,造成負載端零地電壓抬高,很難滿足IBM、HP等服務器廠家對零地電壓小于1V的場地需求。 某型號高頻UPS的電池變換器采用高頻Buck/Boost拓撲結構,變換器缺少必要的濾波裝置。自1947年*晶體管問世,隨后不到十年,晶閘管整流器在晶體管漸趨成熟的基礎上問世,至今晶閘管已歷時半個多世紀的發展和革新,耐受高電壓、大電流晶閘管技術已非常成熟,其抗電流沖擊能力非常強。晶閘管是半控器件,不會出現直通、誤觸發等故障。相比而言,上世紀80年代初問世的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）有許多優點,其開關頻率可在幾至幾百千赫之間,是目前高頻UPS主要功率器件。但是,IGBT有嚴格的電壓、電流工作區域,抗沖擊能力有限。在可靠性方面,IGBT一直比晶閘管差。根據大量的數據統計,采用晶閘管的整流器故障率遠遠低于IGBT整流器的故障率,前者大約為后者的1/4。 工頻機通常采用晶閘管整流器,而高頻機多采用IGBT整流器。因此,工頻機在可靠性方面優于高頻機。而大功率UPS可靠性是用戶關注的*要素。目前市面上銷售的多款工頻機產品在用戶端都有很好的口碑,并通過了長時間和復雜電網的實際驗證。
第三、由于變壓器屬于磁—電儲能器件.當負載發生階躍突變時,動態響應性能好,即抗沖擊能力強.而高頻機抗沖擊能力弱:沒有儲能器件緩沖,其輸出特性較軟,無法抗拒負載沖擊。變壓器屬于感性器件,與輸出濾波電容組成LC低通道濾波電路,凈化了UPS輸出.高頻機由于逆變調制頻率較高,UPS輸出的諧波分量較大,易造成電纜及設備發熱老化。由于變壓器的隔離作用,能有效抑制零地電壓,保證網絡數據的安全.高頻機:無有效一直零地電壓的能力。工頻機在設計上屬于工業類機型,能適應較惡劣電源環境和使用環境.高頻機從設計上講是zui求低成本,其可靠性較差,應在較好的環境中使用。較高頻機重,由于變壓器使用有色金屬制造,成本比高頻機高.高頻機優點:重量較輕,體積小.省去了變壓器,降低了制造成本。工頻機控制電路簡潔，可靠性高，單體積大，重量大，噪音偏高，價格高。高頻機電路稍顯復雜,可靠性比工頻機低，單輸入功率因數高（省電），題極小，重量輕，噪音小，價格便宜。
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