高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS將是今后的發(fā)展方向

1 工頻UPS和高頻UPS的一般概念

靜止變換式工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS技術(shù)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)70年代，毫無疑問在當(dāng)時(shí)屬于尖端技術(shù)，幾十年間也為電力電子技術(shù)領(lǐng)域作出了不朽的貢獻(xiàn)，有口皆碑。一般說任何技術(shù)的先進(jìn)性是相對(duì)而言，任何先進(jìn)的產(chǎn)品也有其一定的適用期。隨著IT技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，工頻機(jī)UPS組件暴露出它的缺點(diǎn)，比如體積大、重量大、功耗大和輸入功率因數(shù)低等不利因素大大影響了數(shù)據(jù)中心的可靠性。在歷史發(fā)展中總是遵循這樣一個(gè)規(guī)律:每當(dāng)一種技術(shù)阻礙生產(chǎn)力發(fā)展時(shí)，就會(huì)有一種新的技術(shù)將其代替。

2 高頻UPS與工頻UPS相比所具有的優(yōu)點(diǎn)

(1) 輸入功率因數(shù)高

工頻機(jī)UPS一般在200kVA以下的輸入電路都采用了晶閘管6脈沖整流，輸入功率因數(shù)不超過0.8，諧波電流有30%之大。如果前面接發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的容量至少要3倍于UPS的容量；如果是單相小功率UPS，發(fā)電機(jī)的容量至少要5倍于UPS的容量。

任何容量的高頻機(jī)UPS的輸入功率因數(shù)都可做到0.99以上,諧波電流小于5%,前置發(fā)電機(jī)的容量理論上和UPS功率相同,大大減少了投資和占地面積等。尤其是對(duì)市電的充分利用具有良好的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

(2) 本身功耗小

若要求工頻機(jī)輸入功率因數(shù)為0.95以上時(shí),必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流,如圖1所示。使得工頻機(jī)UPS的效率比高頻機(jī)UPS低5%。同為100kVA的容量時(shí),工頻機(jī)UPS每年要比高頻機(jī)UPS多消耗5萬度電!

圖1 高輸入功率因數(shù)下的工頻機(jī)UPS和高頻機(jī)UPS結(jié)構(gòu)方框圖

(3) 對(duì)外干擾小

工頻機(jī)UPS產(chǎn)生電噪聲和機(jī)械噪聲。電噪聲影響機(jī)器的穩(wěn)定度,機(jī)械噪聲影響人的身心健康,降低工作效率。而高頻機(jī)UPS工作在20kHz以上,20kHz是人耳聽不到的頻率,使工作環(huán)境安靜下來。又由于高頻機(jī)UPS的輸入功率因數(shù)高達(dá)0.99以上,對(duì)外干擾幾乎為零。

(4) 體積小、重量輕

工頻機(jī)UPS由于有了輸出變壓器和適應(yīng)50Hz的電感電容等低頻器件使得體積、重量都很大。比如某品牌200kVA工頻機(jī)UPS重1?380kg,而同一廠家的250kVA高頻機(jī)UPS重量只有830kg。

(5) 全數(shù)字技術(shù)

工頻機(jī)UPS當(dāng)初采用的是模擬技術(shù),現(xiàn)在一般發(fā)展為數(shù)字與模擬相結(jié)合的技術(shù)。模擬技術(shù)的可靠性要比數(shù)字技術(shù)低。而高頻機(jī)UPS技術(shù)是一種全數(shù)字化技術(shù),可靠性是很高的。

(6) 對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力強(qiáng)

工頻機(jī)UPS對(duì)于適應(yīng)輸入電壓±15%的變化已很不易;而高頻機(jī)UPS甚至適應(yīng)輸入電壓±30%以上的變化,這又大大延長(zhǎng)了電池的壽命。