业内
UPS常见3种机型比较分析
2022-10-12 10:24:55
随着自动化和信息化的不断发展，各行业对电力的需求越来越旺盛，对电力保护的要求也越来越高。 UPS作为保证供电稳定性和连续性的重要设备，已广泛应用于各个领域。 UPS发展到现在，市场上的机型多种多样。其中工频机、高频机和模块化是UPS市场上最常见的三种机型。本文介绍了基本原理和应用特点。对于这三种型号，比较了各种指标，供用户选择参考。
在说工频机的高频机之前，我们先明确一下高频机和工频机的定义。国外没有高频机和工频机之类的。他们定义了变压器式和无变压器式UPS，即Transformer UPS和Transformer-less UPS。国内以整流器的调制频率来区分。整流器的调制频率为工频（50Hz）调制，定义为工频机，整流器采用高频（千Hz）调制，定义为高频机。
另外，如果从外形和结构上区分UPS，有机架式（Rack type UPS）、模块化（Modular UPS）和塔式（Tower type UPS）型号。这相对容易理解，并且易于安装在标准服务器或网络机柜中。 UPS称为机架式UPS，采用模块化结构的电源单元和旁路切换单元称为模块化UPS。按规定功率设计的整体模型称为塔式模型。一般来说，高频机和工频机是指塔式。机架式UPS仅调整低功率（小于20KVA）的塔式物理结构以适应机架式安装。本文不讨论机架式 UPS。做一个对比分析。
1.工频机
工频UPS是一种以变压器输出为基础，以可控硅晶闸管器件为整流元件，整流器调制工作频率与电网频率（50Hz）一致的UPS，此类机称为工频机。电源频率UPS由整流器、逆变器、静态旁路、维修旁路和输出变压器组成。输出变压器是UPS的重要组成部分，起升压作用。因为UPS的整流器和逆变器的两次变换都是降压环节（可控硅管压降），所以在UPS输出之前必须有一个升压环节，而这个输出变压器就是用来实现这个功能的.
常见的工频机有6脉工频整流器和12脉工频整流器两种型号。示意图如下：
12脉整流工频机在6脉的基础上增加了6脉整流器和移相变压器，可以带来更好的整流参数指标。功率因数和谐波电流THDi参数优势明显。各项指标对比如下：
目前，工频机在市场上逐渐萎缩，特别是在数据中心和通信机房，逐渐被高频机和模块化UPS所取代。工频机也有自己的特点。在工业领域，尤其是石油石化、化工、高端制造等行业，工频机仍是主角。在整个UPS行业中，工频机的市场份额保持在30%以上。
2.高频机
高频机有三种常见类型。在 1990 年代后期，在 SCR 整流器的后端增加了升压斩波电路，以将 DC 升压到 UPS 输出所需的电压，从而省去了输出变压器。可以简单理解为用直流升压代替以往工频UPS变压器的交流升压，不仅降低了成本，而且大大减小了UPS的体积和重量。可以说是UPS行业的一次重大技术革新。在这款无变压器UPS中，虽然前半部分整流器仍然是可控硅器件，但后半部分整流器包含了IGBT高频升压斩波电路，这也是国内定义的高频机。目前这类BOOST升压斩波高频机型已经越来越少，只有部分中小功率UPS会继续利用。
随着电力电子功率器件和UPS控制技术的不断发展，全IGBT机型和全IGBT+输出隔离变压器机型相继出现，即IGBT整流+IGBT逆变无变压器机型和IGBT整流+IGBT逆变变压器。整流器采用高频调节方式，调制频率一般为数千赫兹。
根据整流调制频率定义的UPS模型，三种高频机的示意图如下：
高频机最大的特点是无变压器、体积小重量轻、功率密度高、整机效率高、输入谐波电流小，因此其发展前景较为乐观，高频是发展方向电力电子的发展趋势。但从应用的角度来看，高频机在环境适应性和抗冲击性等方面仍不如更成熟的工频机。
随着社会供电环境对绿色电源和节能降耗产品的需求日益增加，高频IGBT整流UPS技术取得长足进步，IGBT器件的可靠性和稳定性也取得长足进步.越来越多的用户选择高频机，尤其是在数据中心、金融、通信等领域。高频机已经是用户的首选。
3.模块化模型
模块化UPS是将高频UPS的电源部分单独制成电源模块，然后各个模块并联输出。另外，旁路开关模块和控制单元也做成了模块单元，使整个UPS是模块的叠加。制作。模块化UPS最大的特点是电源部分容易实现冗余功能。只要UPS的带载功率裕度大于单个模块的功率，UPS电源部分就可以实现“N+1”冗余，从而提高UPS供电的可靠性。 .模块化 UPS 的另一个优势是高可用性。当一个模块出现故障时，可以直接更换模块，维护时间很短，维护非常方便。此外，模块化UPS也常指“边投资边增长”的模式，即用户在初期建设时可以少买业务增长后，增加用户设备，然后购买电源模块进行UPS扩容。模块化UPS示意图如下：
高频机出现后不久，模块化UPS应运而生。从理论上讲，模块化UPS也是一种高频机，但其结构与普通的高频塔式有很大区别。模块化UPS对并联控制技术的要求比较高。早期的模块化UPS故障率高，每个模块的维护更换成本也不低。因此，很少有用户选择模块化UPS，这并不是市场的主流。但随着并联控制技术的逐渐成熟，模块化UPS的可靠性逐渐提高，其高效、高可用性的特点也逐渐被市场认可。尤其是华为将模块化UPS带入UPS市场，迅速带动了模块化UPS的快速发展。 ，其市场占有率一路飙升，尤其是在IDC信息机房、金融等领域，已经与高频铁塔不相上下。
四、三种机型的对比
工频机、高频机和模块化UPS这三种类型各有千秋
在说工频机的高频机之前，我们先明确一下高频机和工频机的定义。国外没有高频机和工频机之类的。他们定义了变压器式和无变压器式UPS，即Transformer UPS和Transformer-less UPS。国内以整流器的调制频率来区分。整流器的调制频率为工频（50Hz）调制，定义为工频机，整流器采用高频（千Hz）调制，定义为高频机。
另外，如果从外形和结构上区分UPS，有机架式（Rack type UPS）、模块化（Modular UPS）和塔式（Tower type UPS）型号。这相对容易理解，并且易于安装在标准服务器或网络机柜中。 UPS称为机架式UPS，采用模块化结构的电源单元和旁路切换单元称为模块化UPS。按规定功率设计的整体模型称为塔式模型。一般来说，高频机和工频机是指塔式。机架式UPS仅调整低功率（小于20KVA）的塔式物理结构以适应机架式安装。本文不讨论机架式 UPS。做一个对比分析。
1.工频机
工频UPS是一种以变压器输出为基础，以可控硅晶闸管器件为整流元件，整流器调制工作频率与电网频率（50Hz）一致的UPS，此类机称为工频机。电源频率UPS由整流器、逆变器、静态旁路、维修旁路和输出变压器组成。输出变压器是UPS的重要组成部分，起升压作用。因为UPS的整流器和逆变器的两次变换都是降压环节（可控硅管压降），所以在UPS输出之前必须有一个升压环节，而这个输出变压器就是用来实现这个功能的.
常见的工频机有6脉工频整流器和12脉工频整流器两种型号。示意图如下：
12脉整流工频机在6脉的基础上增加了6脉整流器和移相变压器，可以带来更好的整流参数指标。功率因数和谐波电流THDi参数优势明显。各项指标对比如下：
目前，工频机在市场上逐渐萎缩，特别是在数据中心和通信机房，逐渐被高频机和模块化UPS所取代。工频机也有自己的特点。在工业领域，尤其是石油石化、化工、高端制造等行业，工频机仍是主角。在整个UPS行业中，工频机的市场份额保持在30%以上。
2.高频机
高频机有三种常见类型。在 1990 年代后期，在 SCR 整流器的后端增加了升压斩波电路，以将 DC 升压到 UPS 输出所需的电压，从而省去了输出变压器。可以简单理解为用直流升压代替以往工频UPS变压器的交流升压，不仅降低了成本，而且大大减小了UPS的体积和重量。可以说是UPS行业的一次重大技术革新。在这款无变压器UPS中，虽然前半部分整流器仍然是可控硅器件，但后半部分整流器包含了IGBT高频升压斩波电路，这也是国内定义的高频机。目前这类BOOST升压斩波高频机型已经越来越少，只有部分中小功率UPS会继续利用。
随着电力电子功率器件和UPS控制技术的不断发展，全IGBT机型和全IGBT+输出隔离变压器机型相继出现，即IGBT整流+IGBT逆变无变压器机型和IGBT整流+IGBT逆变变压器。整流器采用高频调节方式，调制频率一般为数千赫兹。
根据整流调制频率定义的UPS模型，三种高频机的示意图如下：
高频机最大的特点是无变压器、体积小重量轻、功率密度高、整机效率高、输入谐波电流小，因此其发展前景较为乐观，高频是发展方向电力电子的发展趋势。但从应用的角度来看，高频机在环境适应性和抗冲击性等方面仍不如更成熟的工频机。
随着社会供电环境对绿色电源和节能降耗产品的需求日益增加，高频IGBT整流UPS技术取得长足进步，IGBT器件的可靠性和稳定性也取得长足进步.越来越多的用户选择高频机，尤其是在数据中心、金融、通信等领域。高频机已经是用户的首选。
3.模块化模型
模块化UPS是将高频UPS的电源部分单独制成电源模块，然后各个模块并联输出。另外，旁路开关模块和控制单元也做成了模块单元，使整个UPS是模块的叠加。制作。模块化UPS最大的特点是电源部分容易实现冗余功能。只要UPS的带载功率裕度大于单个模块的功率，UPS电源部分就可以实现“N+1”冗余，从而提高UPS供电的可靠性。 .模块化 UPS 的另一个优势是高可用性。当一个模块出现故障时，可以直接更换模块，维护时间很短，维护非常方便。此外，模块化UPS也常指“边投资边增长”的模式，即用户在初期建设时可以少买业务增长后，增加用户设备，然后购买电源模块进行UPS扩容。模块化UPS示意图如下：
高频机出现后不久，模块化UPS应运而生。从理论上讲，模块化UPS也是一种高频机，但其结构与普通的高频塔式有很大区别。模块化UPS对并联控制技术的要求比较高。早期的模块化UPS故障率高，每个模块的维护更换成本也不低。因此，很少有用户选择模块化UPS，这并不是市场的主流。但随着并联控制技术的逐渐成熟，模块化UPS的可靠性逐渐提高，其高效、高可用性的特点也逐渐被市场认可。尤其是华为将模块化UPS带入UPS市场，迅速带动了模块化UPS的快速发展。 ，其市场占有率一路飙升，尤其是在IDC信息机房、金融等领域，已经与高频铁塔不相上下。
四、三种机型的对比
工频机、高频机和模块化UPS这三种类型各有千秋