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新一代数据中心功能安全的核心高技术(连载五)

三菱电机功率因数达到0.999的IEC-JEC-JIS-JEM标准UPS 的IGBT/PWM整流器原理

来源:《UPS与机房》07月 作者:中国科学院高能物理研究所 沈经 更新时间:2010-8-13 14:22:10

摘要:中讯邮电咨询设计院侯永涛高级工程师发表的了“全面审视大功率UPS工频机和高频机”。看来作者并不认同王请先生的推荐性意见,他认为:“工频机和高频机的主要差异表现在隔离变压器上,工频机对隔离变压器的使用,在很大程度上提升了可靠性。”结论是:“企业要建设中大型的数据中心,那么,对可靠性与稳定性的要求就应当放在第一位,大功率的工频机就应当是首选;如果是一般的办公场所应用,或者主要考虑到设备对空间场所的占用,则可以考虑采用高频机UPS。”

  1引言
  
  2009年6月,王清先生发表的“为什么工频机UPS将被高频机UPS替代”,较全面地列出了高频机的优点,指出美国APC公司的秀康系列高频UPS、美国Eaton公司大功率高频机UPS等的优点,还指出Eaton9395做到15kHz×1200kVA,并已被美国军方采用。结论尖锐地批评“工频机、高频机是两个发展方向”的说法是“节能减排与浪费资源共存,先进与落后共存……。”并以哲学的用语做提要:“新技术代替旧技术是历史发展的规律。然而,新旧之间的替代与转换一般不是那么顺利,人类社会是这样,自然科技领域也是这样等等。”[1]
  
  2009年8月,中讯邮电咨询设计院侯永涛高级工程师发表的了“全面审视大功率UPS工频机和高频机”。看来作者并不认同王请先生的推荐性意见,他认为:“工频机和高频机的主要差异表现在隔离变压器上,工频机对隔离变压器的使用,在很大程度上提升了可靠性。”结论是:“企业要建设中大型的数据中心,那么,对可靠性与稳定性的要求就应当放在第一位,大功率的工频机就应当是首选;如果是一般的办公场所应用,或者主要考虑到设备对空间场所的占用,则可以考虑采用高频机UPS。”[2]
  
  2工频UPS的事故
  
  回顾1996年前,所有欧、美、日公司进入中国市场的UPS对3相市电都是作二极管或可控硅管全波6脉冲整流,Dalington双极性晶体管、MOTSET或少数IGBT的SPWM为逆变(Inverter)。由于整流二极管输出端的直流嵌位,电流是在输入交流电压峰值的顶端脉冲式地通过二极管,于是输入功率因数对电阻负载仅0.684、电感负载仅0.676。同时对市电网络与底线、空中发射高频干扰。既不节能又制造电磁污染。
  
  为什么把工频整流器(Rectifier)改革为高频变流器(Converter)?今天的说法是:“高频大功率UPS是SPWM变流-逆变对称的设计,不仅在电力电子学上是优美而合理的,而且,是节能减排的绿色UPS!”可是,在20年前,酝酿“工频整流器(Rectifier)改革为高频变流器(Converter)”的动力是“UPS事故多,用户购买这昂贵的UPS的目的是为了保护重要的电力、电子、可编程控制电子系统、雷达、通信、导航、以及计算机系统的功能安全,但由于UPS发出的高频干扰与中断,反而危害这些系统。这是谋求技术革新的动力。仅就笔者狭隘的经验,事故就有下列,而这些危害与耗电高的情况,大多出在工频整流上。
  
  1)1997年4月25日星期5,香港《明报》大版面报导:“历来最严重事故•电力故障•汇丰恒生全线•柜位服务八百柜员机停顿”,汇丰、恒生“两家银行电话理财服务暂停”,“两家银行柜位计算机不能操作”;但是,香港的市电供电正常:“香港电灯公司发言人表示,根据计算机记录,没有任何电压波动或停电故障”。“事故起因是设于汇丰总行内时值数百万元的不间断电力供应系统(UPS)出现双重失效,导致中枢计算机停顿”;“在总行于11年前落成时已安装的UPS由某国某公司供应。”那显然是“工频整流”机型的UPS,而在当时是中国商场上最活跃的大名牌。“供货商:系统寿命已尽”。“但汇丰发言人强调:该银行使用的UPS没有过期,也有专人负责监察工作,定期对系统进行检查与测试,确保系统正常。”
  
  2)稍后,香港InternationalBroadcastInormationVol.10,No.3,P.53发表河南省广播电视厅副总工程师郝丕德的文章,他们购置的在中国商场上的大名牌“工频整流”机型的UPS,反而使电视发射系统无法正常运行,经过仔细检测,令人意想不到的竟是“工频整流”机型UPS产生电磁干扰。”
  
  3)成都双流国际机场也发生中国商场上的名牌UPS干扰导航系统的问题。
  
  4)建设银行分行新进口的电脑不能正常工作,电脑制造商从美国飞来排除故障,结果发现不是电脑问题而是中国商场上的大名牌UPS的干扰。


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