無變壓器不間斷電源UPS性能優(yōu)勢(shì)和技術(shù)解析

來源：存能電氣  日期：2019-08-09 16:50  瀏覽量：次

　　無變壓器不間斷電源UPS性能優(yōu)勢(shì)和技術(shù)解析。在過去的五到七年里，無變壓器UPS一直統(tǒng)治者小型三相市場(chǎng)。相比于上一代有變壓器的UPS來說，無變壓器的UPS體積更小、更輕，而且成本也更低。20世紀(jì)幾十年代，無變壓器的設(shè)計(jì)開始出現(xiàn)在小型UPS上，2000年逐漸成為了主流設(shè)計(jì)。盡管無變壓器UPS的電路技術(shù)已經(jīng)很成熟，但能否形成工業(yè)化產(chǎn)品，與性能有直接的關(guān)系。本文介紹無變壓器不間斷電源UPS的性能優(yōu)勢(shì)和技術(shù)解析。

　　無變壓器不間斷電源UPS性能優(yōu)勢(shì)

　　更大的調(diào)節(jié)靈活性增強(qiáng)了對(duì)電網(wǎng)更寬范圍輸入電壓的適應(yīng)性。不同功能電路彼此更為獨(dú)立和隔離，從而提高了電磁兼容性(EMI)級(jí)別，另外，無輸出變壓器有效地減少了繞組感抗，進(jìn)一步改善了輸出性能。

　　(1)高輸入功率因數(shù)低輸入電流失真度

　　為了完成系統(tǒng)升壓功能，PFC整流環(huán)節(jié)成為“高頻機(jī)”的重要組成部分和必要條件，但它同時(shí)又把UPS輸入功率因數(shù)提高到理想的數(shù)值：0.99，把輸入電流總諧波失真度THDI降低到5%以下，所以說輸入功率因數(shù)高、電流失真度低是“高頻機(jī)”的主要優(yōu)點(diǎn)之一，這不僅消除了UPS對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，它還可明顯地降低前端設(shè)備和線纜的容量。

　　(2)工作效率高

　　無變壓器UPS的整機(jī)效率之所以比帶變壓器不間斷電源UPS的效率高一些，主要來自兩個(gè)方面，一是去掉了變壓器的損耗，大功率變壓器的損耗通常在2%左右；二是系統(tǒng)直流母線電壓的提高減少電路工作損耗0.5%左右，如果排除電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)水平差異因素，電路結(jié)構(gòu)的變化可使整機(jī)工作效率提高2.5%左右。

　　(3)重量和體積

　　數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施是一項(xiàng)費(fèi)用昂貴的固定資產(chǎn)投資，機(jī)房內(nèi)設(shè)備對(duì)承重的要求和占用空間越來越受到人們的重視。同時(shí)，重量輕體積小的設(shè)備還可以減少對(duì)運(yùn)輸和安裝難度的要求，當(dāng)然在這方面費(fèi)用的降低也是可觀的。

　　無變壓器不間斷電源UPS技術(shù)解析

　　最初的UPS輸出逆變器都是帶有輸出變壓器的。應(yīng)該說，采用輸出變壓器是UPS逆變器輸出電路形式所決定的，而變壓器的存在卻是弊大于利。逆變器電路技術(shù)演變過程的一個(gè)顯著的表現(xiàn)形式是：是否必須用變壓器，如何配置變壓器，是否可能去掉變壓器。

　　UPS包括一個(gè)由降壓式自耦變壓器繞組供電的二極管全波整流器和一個(gè)與整流器相并聯(lián)的、由自耦變壓器的輔助二次側(cè)繞組供電的可控硅電池充電器。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)靜態(tài)開關(guān)可將電池組連接到直流母線上供電。

　　逆變器由4個(gè)三相逆變器以全波方式運(yùn)行，每一個(gè)三相逆變器都與變壓器的一次側(cè)繞組相連接(三角形連接)，再把這些二次側(cè)繞組開放式變壓器的二次側(cè)以一定方式進(jìn)行連接，以獲得合成的輸出電壓。這4個(gè)變壓器被分為兩組，每一組都包含一個(gè)星形和一個(gè)Z形(曲折星形)的二次側(cè)繞組，這兩個(gè)二次側(cè)繞組之間具有30°相位差。這一特殊的連接可消除n=6k±1(k為奇數(shù))次的電壓諧波，這等效于12脈沖整流器中的兩個(gè)移相式繞組在變壓器一次側(cè)中可抵消5、7次諧波。對(duì)于在變壓器一次側(cè)繞組中每相可能出現(xiàn)的3次和3n次電流諧波，由一次側(cè)繞組的三角形接線方式來抵消。因此，輸出端首先需要濾除的諧波為第11次諧波。

　　無變壓器UPS的輸出能力和可靠性指標(biāo)與傳統(tǒng)帶輸出變壓器UPS一樣，都達(dá)到了很高的水平?？煽啃砸言俨皇菬o輸出變壓器UPS設(shè)備的關(guān)鍵問題。有時(shí)，有變壓器UPS和無變壓器UPS之間的爭(zhēng)論就像一個(gè)政治或信仰問題。不過，無變壓器UPS最終總會(huì)占據(jù)越來越大的市場(chǎng)，除非它被證明是一個(gè)失敗的產(chǎn)品。