高频机与工频机区别-图文

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1、“工频机” 和高频机区别,所谓的“工频机”传统可控硅整流UPS,技术特征： 整流器采用可控硅 逆变器采用IGBT 变压器,3 ,整流器,逆变器,变压器,带输出变压器的UPS（大功率）,采用可控硅整流器的UPS，其逆变器输出端必须采用一个升压变压器，如此才能输出三相380V，否则UPS无法工作。 该变压器是逆变器不可缺少的一部分,U,W,V,U1,W1,V1,N,不带输出变压器的UPS,此类UPS采用BOOST电路，将380V直流通过PWM斩波成交流正弦波 UPS可选装输出隔离变压器（1：1）,UPS,负载,选装输出变压器,UPS为什么可以不带输出变压器,整流器,升压器,+,+,逆变器,INV.

2、 STATIC SW.,RES. STATIC SW.,U,V,W,N,U1,V1,W1,N1,U2,V2,W2,N2,输入,输出,380VDC,比较-殊途同归,整流,逆变,升压,市电,负载,整流,逆变,升压,市电,负载,变压器的作用被曲解,隔离变压器真正作用在于改变电网的配电制式，即改变零线 在中国国内，隔离变压器被赋予了隔离干扰的错误定义 隔离变压器的作用是用来隔离零线的，还不是隔离干扰的,无论UPS是否有变压器，UPS都以对市电火线进行了隔离； 而无论UPS输出是否有变压器，UPS都未对零线隔离,请记住,在任何电源内部，加入变压器都是迫不得已的做法 对于隔离变压器，所有UPS厂商都是选件

3、 所有的UPS厂家都以能够取消变压器而荣，并以此作为技术领先的说辞。 加入变压器并不能为系统带来可靠性的提高，而只会导致系统效率下降,输出变压器,旁路变压器,主输入变压器,真正的隔离变压器应加在这里,UPS发展历程,可控硅 整流器,可控硅 逆变器,可控硅 整流器,GTR 逆变器,可控硅 整流器,IGBT 逆变器,IGBT 整流器,IGBT 逆变器,第一代,第二代,第三代,第四代,IGBT功率元件,IGBT：绝缘栅双极晶体管 诞生于1988年，是目前最先进可靠的功率开关元件 目前已被全球所有UPS厂商用于逆变器的功率元件 2000年各大UPS厂商起开始将IGBT成功用于UPS的整流器,IGBT功

4、率元件,UPS发展趋势,高频化 小型化 模块化 智能化 取消UPS机内沉重的变压器是UPS的技术大进步,所谓“工频机”的问题,输入电压范围小 15% 频率范围小 6% 输入功率因数低 0.80.85 输入谐波失真大 33% 效率低 92%（88%） 体积大 重量重等 从技术发展看，随着新材料、新原理、新器件的不断出现，所谓的“工频机”必将退出UPS的历史舞台,所谓“工频机”的技术误区,由于有了变压器： 抗干扰能力强？ 能适应电网电压的恶劣环境？ 减少负载对逆变器的冲击，提高UPS的可靠性？ 能提高输出电压的精度？ 变压器的真正作用： 升压 为负载产生中线,工频机与高频机区别,“工频”这种电路方

5、案在上个世纪就开始应用在UPS上了。高频的界线就是20kHz，因为在这个频率上正好脱出了人的听觉范围，上个世纪七十年代初就已经提出了20kHz革命的口号，不过那时候还处在这种高频的初期，电源也以小功率脉宽调制（PWM）直流输出电压为主，由于该项技术的复杂性，应用在UPS上还是近十多年的事。 我国所以还保留了生产工频机的一片沃土，这有两方面的原因：首先是许多厂家基本来自于仿制，而仿制高频机不像仿制工频机那么容易，在仿制成功之前，工频机仍是保业之本；另一方面也依赖于某些用户对新事物的不敏感和对老产品的眷恋。尽管高频机的地盘在不断扩大和工频机的地盘逐渐缩小，但也给工频机生产厂家带来了一定的“商机”，

6、原因是竞争对手少了。只要他们的销售人员能够说服消息闭塞的用户，在投标中就几乎碰不到几个对手的竞争，成功的机会就很大。,工频机特点及原理,若保留工频机的一席之地必须要有使用户认可的理由，于是变压器具有“特殊作用”的理由也就产生了：比如它能够抗干扰、缓冲负载突变，还能提高UPS的可靠性。因为在宣传者看来高频机UPS没有变压器，既然高频机没有变压器就无法和有变压器的设备相比，从而使用户对该变压器留下深刻印象，甚至认为无变压器的UPS就不能可靠的工作，好像这个变压器是为了这些目的专门加上的，是不是这样呢？回答是否定的。首先他把变压器误当成了电抗器，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

7、工频机全桥逆变器不可分离的构成部分，而且作用也很简单，下面进行讨论。,输出隔离变压器的升压作用电原理图,工频机特点及原理,工频机变压器的第一个作用变压 UPS输出的220V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220V正弦波交流电压，逆变器前面的直流电压必须是650V870V。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1所示。图中所示为电池电压为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

8、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。,工频机特点及原理,工频机变压器的第二个作用对零线的隔离 工频机UPS采用的是全桥逆变器，如图1所示。这种逆变器输出的不是一根火线和一根零线，而是两根火线。图2给出了在电压正弦波输出与输入同步，无变压器和不接地情况下，正半波时的电流流动方向和途径，如图中箭头所示。此时电路工作正常，因为电流按正常路径依次流过两个整流管和两个逆变管，如图2所示，负半波也是如此。然而用户的设备都要求输入电源接地，而我国的用电制度则是零和地在变电站就连接在一起了，所以这里的接地就带来了灾难。,工频机特点及原理,输出隔离变压器不能隔离干扰和缓

9、冲负载，更不能提高设备的可靠性 首先要建立的一个概念是：UPS的输出必须具有良好的动态性能，就是说它的输出端必须就有跟随负载快速变化的优越性能。换言之，不允许输出端有任何抗干扰和缓冲的功能，这是对电压源的基本要求。所以变压器的任何所谓的缓冲都是不允许的，实际上也都是这样。 目前所有UPS的隔离变压器都是为了变压和隔离零线的目的而接入的，并没有隔离干扰和缓冲负载突变的的功能。图4给出了这种变压器的结构电原理图。从图中可以看出，变压器的初级和次级之间都有绝缘层，他们就构成了一个一定容量的电容器C，电容器的容抗和频率是成反比关系的，即： （1） 式中： XC是变压器初次级间等效分布电容的容抗，单位是

10、欧姆（）。 f是干扰信号的频率。单位是赫兹（Hz）。 C是变压器初次级间等效分布电容量，单位为法拉（F）。,工频机特点及原理,从这个公式可以看出，频率越高，容抗就越小，也就是说干扰信号的频率越高，这个电容通路就越容易被穿过。由于一般干扰信号的频率是很高的，可以直接穿过变压器而长驱直入去干扰负载。若是较低频率的干扰到来，它就会按照变压器的变比按比例变换过去干扰负载。正因为变压器并不抗干扰，所以几乎所有UPS都在输入和输出端加有输入/输出滤波器，如图5所示。,高频机特点及原理,高频机UPS真的没有变压器吗？ 一般认为高频机没有变压器，这是一种误解。实际上在高频机UPS中也有变压器，比如UPS输出交

11、流电压220V时的电压幅度峰峰值也是620V，而UPS中的电池电压一般小功率都在192V以下，比如24V，36V，48V，等等。如果没有变压器又如何将这些低电压上升至620V呢！在人们的习惯中大都认为有线圈和铁心的才叫变压器，否则就不是变压器，这就有些片面了。凡是能将一个电压值变换为另一个电压值的装置都应该是变压器，只是人们还不习惯而已。不能以外形如何来定义，要以功能而论。又比如电磁炉和微波炉哪一个外形也不像习惯上做饭的炉子；宇宙飞船既没有能飞的翅膀也不像船但对这些东西，人们已习惯了，也就叫开了。高频机UPS由于有了这个电子变压器又带来了很多好处：由于所在的位置不同（不在输出端），不但可以变压

12、，而且还有输入功率因数校正功能，它可以将输入功率因数校正到接近于1，这是工频电磁变压器所无法实现的；它的抗干扰功能也是工频变压器所无法比拟的，这是因为普通电磁式变压器必须将输入的电压波形没有失真地传递到输出端，所以也就将干扰一并送出。,高频机特点及原理,高频机的电子变压器则不然，所示的电路是将输入电压波形进行切割后储能送出：当整流正弦半波电压波形到来时，开关S闭合，电流经电感L和开关S和输入形成回路，此时能量储存在电感L中，开关S按照一定的频率开断与闭合，当开关断开后，储存在L中的能量与输入的能量叠加后一起沿虚线方向给二极管D后面的电容和负载供电，而后再重复下一个同样的周期。由电子变压器取能时

13、，并不将其送出，而是以静态的形式储存，不取能时再将储存在电感中的能量送出。换言之，即使电网中有干扰，也会将动态干扰在储能过程中平复，就像波浪翻滚的河水流入湖泊后就会“偃旗息鼓”，平静下来，而由湖泊向外提供的水流则是平缓的。谁也不会相信电池向外提供的电流中会有干扰成分。 从上面的分析可以看出，工频机变压器抗干扰和缓冲之说是没有理论根据的，而高频机的变压器从电路上就可明显地看出它的对干扰隔离性能。,相互的比较,工频机UPS的变压器不但不能提高系统的可靠性，而且还会使其降低可靠性. 1.从可靠性的观点出发，多一个串联环节就多一个故障点。而工频机UPS就比高频机多一个变压器环节，只要这个环节的可靠性不

14、是100%，就会降低系统的可靠性，而变压器的可靠性又不是100%，因此这个变压器降低系统的可靠性是肯定的。 2.包括UPS在内的电子设备在高温下最容易出故障，机器内的高温除外部环境温度外，主要来自内部的功率损耗，而变压器作为机器的一部分，其功耗不可小视，一般要求变压器的效率要大于95%，做到97%就不错了。就是说变压器功耗构成了机内温升的一部分，如果没有这个变压器，就没有这部分附加温升，机器出故障的可能性就会小一点。 从以上两点可以看出，这个变压器不但对UPS的可靠性没有贡献，而且还会降低其可靠性。而高频机由于取消了这个环节，少了一个发热源，当然可靠性就要高一点。 也许有的认为由于变压器重，重

15、心稳定、结实，因而就能抗干扰和使设备可靠性提高。这种从物理概念上去套用电子性能的观点是一种误解，因为这是风、马、牛各不相干的两个概念。不属于一个领域。 从上面的讨论已明显看出高频机的优越性。由于UPS发展的方向首先是高频化，这是历史发展的必然规律，所以目前几乎所有的国内UPS生产厂家，在生产工频机的同时还在生产着同容量的高频机，以备万一有一天用户都改用了高频机，好及时推上去，不至于青黄不接。,高频机的性能,1,全IGBT的绿色 UPS 输入功率因数： 0.99 输入电流谐波失真度： 3% 发电机配比： 1:1.1,高频机的性能,消除电网中的各种污染和干扰 超宽输入电压范围: 20% (满载)

16、-50% +20% (半载) 超宽输入频率范围: 45 65 Hz 抑制电网谐波反馈污染,适应恶劣电网环境,适合新时代负载供电需要,新时代负载供电特点 高功率因数0.9 负载高功率密度，体积重量降低 80%的UPS负载率50%,负载功率因数在提高,kVA,kW,10年前计算机设备功率因数普遍为0.60.7 今天的计算机和服务器均采用了输入功率因数校正，计算机PF普遍为0.9 更能适应今天的主流设备,现代服务器 功率因数 = 0.9,传统服务器 功率因数 = 0.7,输入,PFC 电路,输入,输出,输出,负载功率因数在提高,高效节能，整机效率94%,不同技术UPS的效率比较,为您节省大量运行支出,罗格朗系列UPS整机效率高达 94-95% 以100kW的负载为例，和12脉冲整流的UPS相比（高6%),总结,效率高,半载也能达到93%,节省