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对多种机型UPS同时存在状态的综合评述

来源:《UPS应用》 作者:张乃国 更新时间:2014-7-2 14:08:17

摘要:从UPS的发展来看,高频化、小型化、模块化、智能化是下一代绿色数据中心供电保障的必然趋势,工频机型UPS是否会被客户淘汰?作者认为,不同的UPS类型各有用户群体,各有市场份额,是UPS技术发展的“过渡期状态”。从当前来看,高频机型(含模块化)UPS是现代数据中心的优选机型;从长远来看,直流输出型UPS是技术发展的必然趋势,但用户应当根据UPS技术发展和市场趋势来选择UPS机型。

  1 多种机型UPS的同时存在是当前过渡时期的状况

  众所周知,前些年UPS中的整流器多采用晶闸管相位控制的工频工作方式,当前称此种类型为‘工频机型UPS’。近十年来,由于半导体器件IGBT技术的发展,为整流器采用高频工作方式提供了技术条件。因为UPS的逆变器在10年前已经是高频SPWM工作方式,近年将整流器也改进成高频工作方式,则称此种UPS为‘高频机型UPS’。两种机型的同时存在,各有市场份额,这要根据用户的需求来决定,笔者多次参加评标会,有的招标单位点名要工频机型UPS,这就是‘过渡期’的状态。”

  同理,当前还有模块化UPS(多为高频机型)和直流输出UPS、飞轮动态型UPS和柴油机动态型UPS等种类,各有其用户群体。许多作者或专家在推荐某种机型UPS时,仅仅叙述其优点,不谈其缺点(存在问题)和适用场合,是不全面的。应当对UPS用户给予正确地引导。中国电源学会会刊《电源资讯》在今年第6期首篇文章《政策综述及产业动态》中叙及“UPS电源行业存在着一些错误的观念和误导”,指出了这一问题。本文拟比较客观地阐述各种机型的结构、特点、存在问题及适用场合,仅供用户参考。

  2 交流输出型UPS

  交流输出型UPS(简称AC-UPS),在中大功率范围,多采用双变换型结构,包含工频机型和高频机型两类(高频机型还包括模块化UPS)

  2.1工频机型UPS

  (1)结构

  众所周知,工频机型UPS是指采用晶闸管多相相位控制整流-IGBT高频逆变结构,晶闸管整流器多采用12脉波整流方式,必要时再加11次滤波器。而逆变器采用IGBT三相SPWM高频逆变电路形式,有输出变压器,以获取输出电压额定值(380V/220V),常用电路如图1所示。

  

 

  (2)特点

  ①由于这种机型的生产和应用时间最长,因而其技术成熟度很高,系统可靠性好;

  ②由于采用晶闸管作为整流器件,对市电电压波动的耐受力较强;

  ③输出侧配置隔离变压器,负载与市电电源的隔离功能较好,输出端零地电压接近零,可靠地保证负载正常运行;

  ④由于输出隔离变压器自身短路阻抗的作用,使其具有很好的抗负载冲击能力,降低在负载突变时对UPS的影响[6];

  ⑤即使在UPS故障时,也不存在向负载输出直流电压的风险,负载运行更加安全可靠。

  (3)存在问题

  ①由于采用晶闸管工频整流,造成电气性能方面的落后,诸如输入功率因数较低、输入电流谐波成分较高等。

  ②由于采用相控整流工作方式及必须配置输出变压器等原因造成功率密度较小、体积重量指标较差、整机效率较低等问题。

  (4)适用场合

  工频机型UPS,前些年在通信、金融、石油、电力及交通等行业大量采用,近几年高频机型UPS的推广应用,使工频机型UPS的市场份额缩小。但对于某些用户,对技术成熟度、可靠性、市电和负载隔离效果等要求很高,而对于体积、重量及效率等指标要求较低时,还有许多单位选用工频机型UPS。在目前“过渡期”内还不能说工频机型UPS已被用户淘汰。

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