全面解析模塊化UPS電源和高頻機(jī)UPS的優(yōu)缺點

來源：存能電氣  日期：2019-01-09 10:49  瀏覽量：次

　　全面解析模塊化UPS電源和高頻機(jī)UPS的優(yōu)缺點。模塊化UPS電源和高頻機(jī)UPS有什么區(qū)別？UPS發(fā)展到現(xiàn)在,市場上有著各種各樣的機(jī)型,其中包括工頻機(jī)、高頻機(jī)、模塊化機(jī)型等。隨著社會供電環(huán)境對綠色電源和節(jié)能降耗的產(chǎn)品需求不斷增加，綠色節(jié)能模塊化UPS電源正在大規(guī)模的發(fā)展。

　　模塊化UPS電源和高頻機(jī)UPS優(yōu)缺點：

　　1、高頻機(jī)UPS電源優(yōu)缺點介紹

　　高頻UPS電源又稱模塊化高頻UPS電源，這種UPS電源主要采用采用抽屜式高智能模塊化設(shè)計，可通過增減柜內(nèi)UPS模塊來滿足功率輸出輸入及可靠性要求，具有極大的彈性，實現(xiàn)最佳性價比。

　　具有易插拔功能，不僅可以通過增減機(jī)柜內(nèi)的模塊來滿足功率輸出及可靠性要求，只要冗余允許還可以在線進(jìn)行維護(hù)，實現(xiàn)零維修時間。采用全數(shù)化控制技術(shù)，集中了當(dāng)今電力電子和自動控制領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)成果，是UPS行業(yè)技術(shù)革命的一塊里程碑。

　　高頻UPS電源有體積小，重量輕;對市電電壓波動的適應(yīng)能力較強(qiáng);可以使用市電輸入功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，使市電輸入電流的諧波含量小于5%，對市電電網(wǎng)的污染小，可以消除可聞噪聲(包括電噪聲和機(jī)械噪聲)等優(yōu)勢。

　　高頻機(jī)UPS必須采用可以在20kHzUPS中工作的高頻IGBT,這種IGBT價格貴、貨源少，有嚴(yán)格的電壓、電流工作區(qū)域，抗沖擊能力差，可靠性低，故障率高。

　　2、模塊化UPS電源優(yōu)缺點介紹

　　從設(shè)計原理方面來講，模塊本身就是一臺UPS電源，包括整流器、靜態(tài)旁路開關(guān)及附屬的控制電路等。模塊化UPS最大的優(yōu)點是能夠提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，一個模塊出現(xiàn)故障并不會影響其他模塊的正常工作，其可熱插拔性能夠大大縮短系統(tǒng)的安裝和修復(fù)時間。

　　可見，模塊化UPS電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極具彈性，功率模塊的設(shè)計概念是在系統(tǒng)運行時可隨意移除和安裝而不影響系統(tǒng)的運行及輸出，使投資規(guī)劃實現(xiàn)“隨需擴(kuò)展”，讓用戶隨業(yè)務(wù)發(fā)展實現(xiàn)“動態(tài)成長”，既滿足了后期設(shè)備的隨需擴(kuò)展，又降低了初期購置成本。

　　用戶在預(yù)計UPS電源容量時，時常會出現(xiàn)低估或高預(yù)計等情況，模塊化UPS電源有效的解決以上問題，幫助用戶在未來發(fā)展方向尚不明確的情況下分階段進(jìn)行建設(shè)和投資。當(dāng)用戶負(fù)載需要增加時，只需根據(jù)規(guī)劃階段性的增加功率模塊。

　　模塊化UPS電源可以根據(jù)當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置，并且能夠在以后添加更多的模塊。這種系統(tǒng)的優(yōu)化能力顯著降低了總擁有成本。模塊化設(shè)計在重新配置功率以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求方面，提供了極大的靈活性。在安裝、升級、重新配置或移動模塊化系統(tǒng)時，其獨立組件、標(biāo)準(zhǔn)接口以及簡單的操作既節(jié)省了時間又節(jié)省了費用。

　　制約機(jī)架式模塊化UPS電源發(fā)展的難點主要集中在功率密度的提高和并聯(lián)數(shù)量的增加及降低價格三個方面。受到體積的限制，在UPS模塊功率加大的情況下，散熱就成了大問題。在實際應(yīng)用中，所有UPS的輸出阻抗不可能一樣，加之各逆變器的輸出電壓和市電電壓鎖相都具有正負(fù)誤差，則各個UPS的電壓既有相位差又有幅值差，這些都限制了并聯(lián)臺數(shù)的增加，進(jìn)而限制了整機(jī)功率的提高。

　　在同一功率水平下，模塊化UPS比傳統(tǒng)的UPS價格貴的多。

　　高頻模塊化UPS和UPS工頻機(jī)的對比：

　　1.體積：高頻機(jī)模塊化UPS體積重量小

　　工頻機(jī)UPS體積重量都很大，一般標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房的承重和載貨電梯的標(biāo)準(zhǔn)尺寸常常都無法匹配工頻機(jī)UPS的重量和體積。

　　高頻模塊化UPS在同等指標(biāo)下，高頻模塊化UPS可以比工頻機(jī)UPS節(jié)省大約57%的占地面積和67%的重量。

　　2.環(huán)境適應(yīng)：高頻機(jī)環(huán)境適應(yīng)污染小

　　工頻機(jī)UPS一般在200kVA以下的輸入電路采用可控硅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功率，干擾了其他設(shè)備的正常工作。

　　高頻模塊化UPS電源皆采用高頻脈寬調(diào)制型IGBT整流技術(shù)，對電網(wǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，不帶濾波器是輸入PF可高達(dá)0.99，諧波電流小于等于3%，與發(fā)電機(jī)的容量得到最佳匹配。

　　3.能耗：高頻機(jī)節(jié)能環(huán)保效率高

　　工頻機(jī)UPS半載效率一般為88%左右；此外，聽得見的機(jī)械噪音和聽不見的電噪音，分別影響設(shè)備的穩(wěn)定度和人的身心健康。

　　高頻模塊化UPS半載效率可達(dá)95%，工作頻率20kH以上，該頻率人耳聽不到。輸入功率因數(shù)高達(dá)0.99以上，幾乎是線性，對外的噪音幾乎為零。

　　4.可靠性：高頻模塊化可靠運行風(fēng)險低

　　工頻機(jī)UPS器件SCR與IGBT均為成熟器件，拓?fù)錇槌墒焱負(fù)洌煽俊Ｗ儔浩髦苯硬⒙?lián)，容易產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流路徑暢通無阻。同時使用數(shù)字和模擬相結(jié)合的技術(shù)。

　　高頻模塊化UPS器件SCR與IGBT均為成熟器件，可靠，拓?fù)錇槌墒焱負(fù)洌哳l機(jī)可實現(xiàn)更寬的電壓、頻率輸入范圍。并機(jī)環(huán)流，回路上多個二極管，電壓偏差只要小于二極管的開通電壓就不會形成環(huán)流，環(huán)流處處受阻。全部使用數(shù)字電子技術(shù)，從技術(shù)層面更加可靠。

　　5.維護(hù)成本：高頻機(jī)節(jié)能環(huán)保效率高

　　工頻機(jī)UPS內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修需要專業(yè)運維工程師，并且需要轉(zhuǎn)維修旁路，有業(yè)務(wù)中斷風(fēng)險。

　　高頻模塊化UPS電源支持在線熱插拔，無需轉(zhuǎn)維修旁路，5分鐘即可完成維護(hù)，簡單快速。未來，高頻機(jī)UPS也將取代工頻機(jī)UPS成為市場發(fā)展趨勢。

　　工頻機(jī)UPS和高頻機(jī)UPS的差異主要表現(xiàn)在隔離變壓器上，而工頻機(jī)對隔離變壓器的使用，在很大程度上提升了UPS的可靠性。從綜合性能方面來講，工頻機(jī)和高頻機(jī)則各有優(yōu)劣，至少在當(dāng)前，不存在誰取代誰的問題。比如，用戶要建設(shè)中大型的數(shù)據(jù)中心，那么對可靠性和穩(wěn)定性的要求就應(yīng)當(dāng)放在第一位，大功率的工頻機(jī)UPS就應(yīng)當(dāng)是首選;如果是一般的辦公場所應(yīng)用，或者主要考慮到設(shè)備對空間的占用，則可以采用高頻機(jī)UPS。

　　未來，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對UPS系統(tǒng)需求的不斷提高。模塊化UPS電源必將引起不間斷電源新的革命，進(jìn)而成為未來UPS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。高頻機(jī)和模塊化UPS電源各有各的優(yōu)勢，這樣就要看客戶的需求來自己選擇不同類型的UPS電源了。用戶在選購設(shè)備的時候應(yīng)當(dāng)立足于自身的實際需要，而不是盲目跟從。