無變壓器不間斷電源UPS性能優勢和技術解析

來源：存能電氣  日期：2019-08-09 16:50  瀏覽量：次

　　無變壓器不間斷電源UPS性能優勢和技術解析。在過去的五到七年里，無變壓器UPS一直統治者小型三相市場。相比于上一代有變壓器的UPS來說，無變壓器的UPS體積更小、更輕，而且成本也更低。20世紀幾十年代，無變壓器的設計開始出現在小型UPS上，2000年逐漸成為了主流設計。盡管無變壓器UPS的電路技術已經很成熟，但能否形成工業化產品，與性能有直接的關系。本文介紹無變壓器不間斷電源UPS的性能優勢和技術解析。

　　無變壓器不間斷電源UPS性能優勢

　　更大的調節靈活性增強了對電網更寬范圍輸入電壓的適應性。不同功能電路彼此更為獨立和隔離，從而提高了電磁兼容性(EMI)級別，另外，無輸出變壓器有效地減少了繞組感抗，進一步改善了輸出性能。

　　(1)高輸入功率因數低輸入電流失真度

　　為了完成系統升壓功能，PFC整流環節成為“高頻機”的重要組成部分和必要條件，但它同時又把UPS輸入功率因數提高到理想的數值：0.99，把輸入電流總諧波失真度THDI降低到5%以下，所以說輸入功率因數高、電流失真度低是“高頻機”的主要優點之一，這不僅消除了UPS對電網的諧波污染，它還可明顯地降低前端設備和線纜的容量。

　　(2)工作效率高

　　無變壓器UPS的整機效率之所以比帶變壓器不間斷電源UPS的效率高一些，主要來自兩個方面，一是去掉了變壓器的損耗，大功率變壓器的損耗通常在2%左右；二是系統直流母線電壓的提高減少電路工作損耗0.5%左右，如果排除電路設計和生產水平差異因素，電路結構的變化可使整機工作效率提高2.5%左右。

　　(3)重量和體積

　　數據中心基礎設施是一項費用昂貴的固定資產投資，機房內設備對承重的要求和占用空間越來越受到人們的重視。同時，重量輕體積小的設備還可以減少對運輸和安裝難度的要求，當然在這方面費用的降低也是可觀的。

　　無變壓器不間斷電源UPS技術解析

　　最初的UPS輸出逆變器都是帶有輸出變壓器的。應該說，采用輸出變壓器是UPS逆變器輸出電路形式所決定的，而變壓器的存在卻是弊大于利。逆變器電路技術演變過程的一個顯著的表現形式是：是否必須用變壓器，如何配置變壓器，是否可能去掉變壓器。

　　UPS包括一個由降壓式自耦變壓器繞組供電的二極管全波整流器和一個與整流器相并聯的、由自耦變壓器的輔助二次側繞組供電的可控硅電池充電器。當電網停電時靜態開關可將電池組連接到直流母線上供電。

　　逆變器由4個三相逆變器以全波方式運行，每一個三相逆變器都與變壓器的一次側繞組相連接(三角形連接)，再把這些二次側繞組開放式變壓器的二次側以一定方式進行連接，以獲得合成的輸出電壓。這4個變壓器被分為兩組，每一組都包含一個星形和一個Z形(曲折星形)的二次側繞組，這兩個二次側繞組之間具有30°相位差。這一特殊的連接可消除n=6k±1(k為奇數)次的電壓諧波，這等效于12脈沖整流器中的兩個移相式繞組在變壓器一次側中可抵消5、7次諧波。對于在變壓器一次側繞組中每相可能出現的3次和3n次電流諧波，由一次側繞組的三角形接線方式來抵消。因此，輸出端首先需要濾除的諧波為第11次諧波。

　　無變壓器UPS的輸出能力和可靠性指標與傳統帶輸出變壓器UPS一樣，都達到了很高的水平。可靠性已再不是無輸出變壓器UPS設備的關鍵問題。有時，有變壓器UPS和無變壓器UPS之間的爭論就像一個政治或信仰問題。不過，無變壓器UPS最終總會占據越來越大的市場，除非它被證明是一個失敗的產品。