新编高频机和工频机的对比（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）高频机和工频机的概述一、工频机UPS和高频机UPS的发展对于UPS的发展历史，最开始的UPS类型有旋转发电机式和静止变换式。静止变换式工频机结构UPS技术出现在上个世纪70年代，比旋转发电机式晚一些，随着几十年间电力电子学的发展以及电力电子功率元器件的技术不断革新。UPS的无论从控制技术，成本控制，功率容量大小，拓扑技术等都有翻天覆地的变化。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。以UPS服务的IT服务器为例，随着IT新技术的涌现，包括目前主流IT厂商提到的服务器、存储虚拟化技术，云计算等，IT产品的新旧替换代表着技术发展的方向。对于UPS行业，近年工频机UPS逐渐暴露出它的缺点，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建设和改造数据中心的灵活性，可用性。目前UPS发展的方向朝高频化、小型化、智能化和环保化。因为小型化有节省投资、提高效率、节约空间等优点。小型化的前提是高频化，只有高频化才可以实现小型化。小型化的第一个目标就是取消输入/输出隔离变压器。以前由于技术、器件和材料的原因，UPS配有输入/输出隔离变压器，如此导致产品笨重、性能差、耗能大和价格贵。后来由于新器件的问世，在1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器，近几年又由于技术的进一步发展和成熟，推出了新的逆变器变换方案，又成功地取消了输出隔离变压器，使UPS的性能有了很大程度的提高，这就是人们所说的高频型UPS。这种UPS的整流器工作采用IGBT整流，开关频率不再是市电工频50Hz，而是高频5kHz-20kHz，并且功率因数高达0.99以上，输入不需要增加滤波器。高频机进一步使UPS缩小了体积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。所以国际上的多数UPS厂商放弃了带有输出隔离变压器UPS的生产，改为生产高频型UPS。目前市场上所谓的工频整流型UPS已逐渐减少。二、工频机的结构传统的工频机UPS，整流器采用可控硅整流技术，主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。由于SCR属于半控器件，控制系统只能够控制开通点，一旦SCR导通之后，即使门极驱动撤消，也无法关断，只有等到其电流为零之后才能自然关断，所以其开通和关断均是基于一个工频周期，不存在高频的开通和关断控制。1）为什么工频机前端要配置滤波器正是由于可控硅是半控型器件，对导通角的大小控制，会造成输入功率因数降低，并且输入的谐波很大。这也是为什么对于可控硅整流的UPS，都需要配置滤波器的缘故。2）为什么工频机要配置变压器对于工频UPS，由于SCR整流器属于降压整流，这样才能满足对电网电压变化范围的要求，因此造成直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低，要使输出相电压能够得到恒定的220V电压，就必须在逆变输出增加升压变压器。3）6脉冲和12脉冲整流目前厂商生产的工频机主要有两种，分别是6脉冲整流和12脉冲整流。早期的IT设备供电电源多为单相220V，如果用电设备是电阻负载，其上面的电流和电压波形是连续的，如图2中的左边波形。但一般IT设备又有内部自备电源，这些电源的输入都是一个整流滤波器，使得电流呈脉冲状，使得对应脉冲电流的电压波形部分出现了失真，如图2的中间波形就是单相整流时的破坏情况，这时的输入功率因数只有0.6~0.7。但如果能够将中间图形中的一个大电流脉冲变成布满整个半周的小电流脉冲，也就相当于与电压同相的连续电流了，此时的电压波形就几乎没有失真了，如图中的右图所示，此时的输入功率因数九可以接近于1。一般单相小功率UPS即使对电网有破坏，也不会造成大的损失，原因是功率不大。最严重的是三项大功率UPS，比如100~400kVA，目前一般标配都是所谓6脉冲结构输入整流器，如图3(a)所示。图(b)是这种电路破坏输入电压波形的一种情况。尽管如此，但它比单相时好多了输入功率因数可达0.8，原因是它将单相时的每半周一个脉冲增到3个，如图3(e)的“6脉冲整流电流输入波形”所示。但此时如果前面配置发电机还是需要3比1的容量，即发电机的容量至少要3倍于UPS。而且谐波电流也达到30%，对外干扰严重，所以很多用户提出了输入功率因数大于0.9的要求。为了这个目的不得不再增加半周内整流脉冲的数量，最简单的方法是将6脉冲增加到12脉冲，这就需要再增加和原UPS上一模一样的一个6脉冲整流器、一个移相变压器和相应的无源滤波网络。可以看出，造价也增加了不少。有的也尝试增加到18脉冲和24脉冲…但这样做既不经济也带来好多麻烦