艾默生UPS电源UHA1R-0010L厂家

艾默生工频机UPS 高频机UPS 输出变压器

　　1 引言

　　技术总是在发展的，新技术代替旧技术是历史的发展规律。然而，新旧之间的替代与转换一般并不是那么顺利，人类社会是这样，自然、科技领域也是这样。现在的电子技术已进入数字化时代，这是不可逆转的技术发展规律，各行各业迟早都要集中到这一条路上来。但就某一个时期来说发展是不平衡的，这中间有诸多因素的影响，比如各自的技术发展水平不同，人员对新技术的认识和接受能力不同等等。具体到UPS领域又何尝不是如此。

　　2 工频机UPS和高频UPS的一般概念

　　静止变换式工频机结构UPS技术出现在上个世纪70年代，毫无疑问在当时属于**技术，几十年间也为电子电器技术领域做出了不朽的贡献，有口皆碑。一般说任何技术的先进性是相对而言，任何先进的产品也有其一定的适用期。随着IT技术的出现与发展，工频机UPS组件暴露出它的缺点，比如体积大、重量大、功耗大和输入功率因数低等不利因素大大影响了数据中心的可靠性。

　　在历史发展中总是遵循这样一个规律：每当一种技术阻碍生产力发展时，就会有一种新的技术产生出来将其代替。毫不例外，高频机UPS技术问世了。为了区别以前的UPS，就起了一个高频机UPS的名字。原来那种输入输出都工作在50Hz并且有输出变压器的老的电路结构称作工频机UPS;而这种输入输出电路都工作在20kHz以上且没有的输出变压器的电路就称为高频机UPS。

　　3 高频UPS比工频机UPS有哪些优点

　　(1)输入功率因数高

　　工频机UPS一般在200kVA以下的输入电路都采用了可控硅6脉冲整流，输入功率因数不超过0.8，谐波电流有30%之大。如果前置发电机，发电机的容量至少要3倍于UPS功率;如果是单相小功率UPS，发电机的容量至少要5倍于UPS功率。

　　任何容量的高频机UPS的输入功率因数都可做到0.99或以上，谐波电流小于5%，前置发电机的容量理论上和UPS功率相同，大大缩减了投资和占地面积等。尤其是对市电的充分利用具有良好的经济意义和社会意义。

　　(2)本身功耗小

　　在同样指标下，比如要求输入功率因数为0.95以上时，工频机UPS就必须外加谐波滤波器或改为12脉冲整流，就是说前面要增加一个设备，再加上输出变压器，就比高频机UPS多了两个环节，如图1所示。　　

高频机UPS的优点及其代替工频机UPS的理由

　　图1 高输入功率因数下的工频机UPS和高频机UPS结构方框图

　　由于此二者的影响，使得工频机UPS的效率比高频机UPS低5%。在同样100kW的容量时工频机UPS每年要比高频机UPS多消耗5万度电!这在中央号召节能减排的今天具有深远意义。

　　(3)对外干扰小

　　干扰有两种，一种是听得到的机械噪声，一种是听不到的电噪声，这两种噪声工频机UPS都有，形成了对设备和对人的伤害。电噪声影响机器的稳定度，机械噪声影响人的身心健康，降低工作效率。

　　而高频机UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵听不到的频率，使工作环境安静下来。又由于高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上，几乎是线性，所以对外干扰几乎为零。　　

　　(a) 工频机UPS的并联方框图

　　(b) 高频机UPS的并联方框图

　　图2 两种UPS并联方框图

　　(4)体积小、重量轻

　　工频机UPS由于有输出变压器和适应50Hz的电感电容等低频器件使得体积重量都很大。比如某品牌200kVA工频机 UPS 重1380kg，而同是这一家的250kVA高频机 UPS 重量只有830kg。

　　(5)全数字技术

　　工频机UPS开始是模拟技术，现在一般发展为数字与模拟相结合的技术。模拟技术的可靠性要比数字技术低。而高频机UPS技术是一种全数字化技术，不言而喻，可靠性是很高的。

　　(6)对电网的适应能力强

　　工频机UPS对于适应输入电压±15%的变化已很不易;而高频机UPS甚至适应输入电压±30%以上的变化，这又大大延长了电池的寿命。

　　(7)能将并机环流衰减到几乎为零

　　工频机UPS的并联就是变压器的直接并联，而变压器的直接并联容易产生环流，而且这个环流的路径畅通无阻，如图2(a)所示。高频机UPS由于没有输出变压器，它们的并联如图2(b)所示。可以看出这里的环流路径上处处是障碍，小于2V的电压差根本形不成环流，而工频机UPS在此情况下就会形成很大的环流。

　　高频机UPS在性能上不但能完全替代工频机UPS，而且还增加许多后者没有的特点。

　　4 UPS输出隔离变压器的作用

　　能够取消输出隔离变器的理由何在?以往有的认为工频机的变压器具有抗干扰和缓冲负载突变的作用，好像这个变压器是为了这些目的专门为用户设计的。是不是这样呢?回答是否定的。首先，他把变压器当成了电抗器，岂不知电抗器和变压器有着本质的区别。再就是这个变压器是工频机不可分离的构成部分，而且作用也很简单，下面进行讨论。

　　(1)工频变压器的作用

　　UPS输出的有效值电压为220V，其正弦波交流电压的峰峰值电压是620V，而一般单相UPS的输入整流电压才310V(这还不包括一般为196V电池的情况)，为了使逆变器不失真地输出有效值为220V的正弦波交流电压，逆变器前面的直流电压必须是650V～870V。由于工频机逆变器的输入电压远远低于这个值，所以必须加一个输出变压器将电压提升到额定峰值以上才可使用，如图3所示。图中所示为电池电压是192V的情况。在中小功率中，为了节约成本，一般都不将电池电压做得太高，所以输出隔离变压器一般为升压工作方式。图中虚线以左的部分为输入隔离变压器，现在已不作为标配。　

什么是UPS电源中的UPS电池

UPS（不间断电源）之所以能够在断电后，继续为计算机等设备供电，就是因为它的里面有一种储存电能的装置在起作用，这种储能的装置就是UPS电池。其主要功能是：１当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。２当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载。

UPS电池的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度，然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间（MTBF）***短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会显著缩短，蓄电池的种类一般分力铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，如下表所示。

考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素，一般选择铅酸免维护电池。用户千万不要因贪图便宜而选用劣质电池，因为这样做会影响整个系统的可靠性，并可能因此造成更大的损失。

艾默生UPS电源UL33-0400L代理商

艾默生UPS电源输入输出如何进行UPS选型 - 电源设计应用

UPS选型UPS电源

　　通常人们在谈到UPS的选型时，大都首先谈到UPS容量的选择，即：用户可以根据所用设备的负荷量统计值来选择所需的UPS输出功率(KVA值)，如果以KW值计算,就要乘输出功率因数0.8，考虑到用户今后扩容以及负载启动时的冲击，通常推荐设计参数是：用户的负载量仅占UPS输出功率的60%～70%为宜。即XKVA×60%～70%或XKVA×0.8×60%～70%。

　　但是，在现今的行业运用中，UPS的选型工作，远没有这么简单。它要考虑到UPS的输入和输出介面两方面的影响。即UPS对电网(或备份发电机)的影响，所带负载对UPS的影响。

　　如下图，是UPS的典型方框图。

　　一、UPS输入端

　　对电网而言，UPS的输入端根据GB/Z17625.6-2003IEC6100-3-4∶1998的标准要求:大于16A的电气设备，输入功率因数大于0.92,输入THDI小于8%，这是绿色电源的基本要求。

　　如果，UPS输入端达不到以上标准，电网或备份发电机，尤其是发电机的容量必须在两倍以上或更高。这是由于谐波电流大量存在，比如三相六脉冲整流器输入谐波电流总含量高达30%--35%。如果是电网，则因电网容量大输出内阻很低，不会对输出电压造成影响。但对于备份发电机组，其容量相对小内阻远比电网大得多，因此，UPS的输入谐波电流就会引起发电机输出的电压畸变，而不能带动UPS工作，使UPS常工作在电池放电状态。

　　所谓谐波含量，就是各次谐波的平方和开方。

谐波含量

　　谐波电流总畸变率

　　第h次谐波电流含有率

　　设备的输入功率因数和谐波电流的关系如下式：

输入功率因数和谐波电流的关系

　　另外，电网或备份发电机所带的其它设备，如果没有作电磁兼容性(EMC)的要求，可能由于UPS输入端THDI太大，而受到影响。

　　所以，在UPS的选型时，200KVA及以下的UPS，应采用IGBT整流，其输入功率因数大于0.92,输入THDI小于3%的UPS，200KVA及以上也要选用采用十二脉冲整流器，并加了相应谐波处理技术的UPS。

　　顺便提一下，200KVA及以上UPS的IGBT整流器，目前的欧洲UPS生产厂家，还对1200V，IGBT大电流的并联问题持谨慎态度，如已能批量生产一单元、二单元、四单元、六单元和七单元的IGBT标准型模块，其水平已达到1800A/4500V。但是，300A/1700VIGBT模块，它是由4个160A/1700VIGBT芯片和8个100A/1700V快恢复二极管组成。其它技术已经成熟。