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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。”


  5)北京首都机场的进口名牌UPS也发生过故障。都是当时在中国最畅销的大名牌。
  
  6)20世纪90年代中,北京松下显像管厂进口了欧洲名牌的大功率工频UPS,时有故障,欧洲专家现场查看后要求有空调机房等条件,用户建造了,但仍有故障;1996年,用户购置了三菱电机单机700kVA的大功率高频机UPS,无冗余单台运行,安装时,什么条件都不要求用户,一直运用到今天。
  
  7)2002年,广州新白云国际机场空中交通管理CNS/ATM中心与雷达站用的4×200kVA+2×50kVA高频UPS运行至今,无故障;相反,对照的美国大功率工频UPS则经常维修。
  
  3大功率工频整流12脉冲UPS故障促进三菱电机1992年推出高频机
  
  1961年三菱电机成立UPS事业部以来,与三菱电机的半导体事业部先后,推出6代IGBT同步,对UPS进行了了3代革新:
  
  1)1980年前,三菱电机推出第1代是工频二极管6脉冲模拟性UPS
  
  2)1980年,三菱电机推出第2代是工频SCR的12脉冲半数字型UPS
  
  3)1992年,三菱电机推出第3代UPS,从工频12脉冲整流改革到高频IGBT/IPM变流的全数字UPS。
  
  第2代12脉冲工频UPS是80年代的主机型,也就是上述2010年中国市场上认为最可靠的大功率UPS工频机;1992年,三菱电机自己淘汰了第2代是工频SCR的12脉冲半数字型UPS。原因是是,20世纪80年代日本经济巅峰时期,日本认为,三菱、三井、住友、伊藤忠、丸红等都是“金-工-商一体化”财团,远大于华尔街任何一家投行;1989年日经指数到38915点(今天跌倒9000点)。日本某大银行用的第2代UPS即工频SCR整流UPS的规模如图3所示,也有过停电事故。这是促进三菱电机率先研发高频IGBT-SPWM正变(Converter)-逆变(Inverter)UPS的动力。

  
  图320世纪80年代日本三菱电机的第2代大功率工频SCR整流UPS系统装备的三菱银行UPS网络,三菱同时能提供发电机

  4二极管6脉冲整流产生干扰的原理
  
  为了说明UPS干扰波形,我们用图4到图6来表示,即1种是单个脉冲,1种是脉冲序列。我们用两种理想的近似来表示,并以典型的最初的工频二极管整流来说明其产生干扰的机制。第1代6脉冲、第2代12脉冲整流都是其改进在原理没变。

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