UPS行业工频与高频区别.ppt

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1、厦门科华恒盛股份有限公司UPS工频与高频区别多年的运行实践表明：“高频机”型UPS的故障率总是高于“工频机”型UPS的故障率。为此，我们有必要探讨其真正的原因何在？对于工频机型UPS而言，它采用的是可控硅整流器和IGBT逆变器+内置隔离变压器的设计方案，它通过可控硅型的整流滤波器将输入的380Vac交流电源变换成400Vdc的直流高压，并在此基础上，再经由IGBT逆变器+输出隔离变压器所组成的调控电路，向外输出220Vac逆变器电源，在这里，输入电源的N线是与UPS中的整流器和逆变器的控制电路处于完全的“电隔离”状态。这就意味着：在这种工

2、频机型UPS的运行中，产生于UPS内部的任何脉宽调制型的干扰均不会串入到UPS供电系统的N线上。与此同时，可能来自于供电系统的N线上任何干扰也不会影响UPS的正常运行。一、工频型UPS工作模式一、工频型UPS和高频型UPS工作模式图一，工频机与高频机器工作原理图1中显示的是“工频机”型UPS和“高频机”型UPS的控制框图。要特别说明的是UPS近几十年的运行经验表明，不仅可控硅整流器本身的可靠性很高，而且带内置隔离变压器的工频型UPS，还显示出它具有抗高频干扰能力强、抗过载能力强、能有效降低零地电压、高可靠性的明显优势。对于它的输入电谐波含

3、量的THDI值偏大的弱点，我们可以通过采用如图2a所示的12脉冲整流图1高频机与工频机“领地电压”的对比技术的方法予以克服，从而使UPS输入电流的谐波含量THDI<4%。一、工频型UPS工作特点对于高频机型UPS而言，它采用的是升压型(boost)的脉宽调制IGBT整流器和IGBT逆变器设计方案。在这里，通过IGBT整流器将输入380Vac电源变换成±400Vdc的直流高压(直流电压的绝对值=800Vdc)，并在此基础上，经IGBT逆变器向外输出220Vac的逆变器电源。采用IGBT整流器设计方案所带来主要好处有：一、高频型UPS工作特点

4、(1)改善了UPS的输入谐波特性：使得UPS的输入功率因数PF>0.99，输入电流的谐波含量的THDI<3%;(2)有利于降低成本：由于它可以直接利用从“倍压型”IGBT整流器所输出的±400Vdc直流高压电源来确保它的IGBT逆变器，能向外输出幅值为220Vac的交流电源，因此，可“省掉”逆变器的输出隔离变压器。然而，对于这种高频机型的UPS而言，它在获得上述好处的同时，却是以牺牲它的可靠性为代价的。这是因为，为了使得从这种UPS所输出的正弦波形的交流电源的正半波和负半波的幅值相等，就必须要将它输入电源的N线，同位于UPS整流器中±40

5、0Vdc的直流高压的“参考零电位”点相连，这样一来，就会带来如下种种“潜在”的故障隐患：一、高频型UPS优点1、IGBT整流器的可靠性偏低：(1)同工频机型UPS中SCR整流元件的过载能力(其典型值为：10In、20ms)相比，高频机型UPS中IGBT整流元件的过载能力(其典型值为：10In、20us)小1000倍左右;(2)由于至今仍未能为高频机中IGBT整流器所用的高频“升压电感”找到具有大磁通量的磁性材料，导致该电感的温升偏高(典型值：100℃—130℃)。在实际工作中，我们会发现：高频机型UPS的输出功率越高，其故障率也越高的现象

6、。这是因为UPS的标称输出功率越大，其“升压电感”温升越高的缘故。正因为如此，导致UPS产业迟迟未能制造出可靠性足够高的大功率高频机型UPS。一、高频型UPS潜在隐患一、高频型UPS潜在隐患2、存在严重的”零偏故障”隐患：对于高频机型的UPS而言，它会产生一种在其它UPS机型中不会出现的特殊的所谓“零偏故障”隐患。其故障现象表现为：在UPS的输入电源的上游侧，一旦遇到：因故需要通过大功率的ATS开关来执行优先电源与备用电源之间的切换操作时，易于导致在UPS供电系统的输出端上，出现输出“闪断”故障(>8ms以上的“供电中断”)，从而导致在数

7、据中心机房中出现长达几十分钟到几小时的”瘫痪”事故。一、高频型UPS潜在隐患一、高频型UPS潜在隐患1、如前所述，为了使这种UPS所输出的正弦波形的交流电源的正半波和负半波的幅值相等，必须要将它输入电源的N线同位于UPS整流器中的±400Vdc直流高压的“参考零电位”点相连。这样一来，在UPS的运行中，一旦遇到输入电源N线上出现瞬态的、单极性的直流偏置电压时，就会导致输送到逆变器输入端上，原本是正极性和负极性幅值相等的对称的直流电源“瞬间”变成正极性和负极性幅值不相等的不对称的直流电源。此时，如果在它的直流母线上所产生的这种“直流偏置量”

8、过大的话，对逆变器来讲意味着它就会进入“瞬间DC过压”和“瞬间DC欠压”的故障工作状态。在此条件下，极易导致UPS产生输出“闪断”故障，并能导致在N线上产生这种“瞬态直流偏置”故障的原因之一：