無變壓器不間斷電源UPS性能優(yōu)勢和技術(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。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世紀幾十年代，無變壓器的設(shè)計開始出現(xiàn)在小型UPS上，2000年逐漸成為了主流設(shè)計。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)勢和技術(shù)解析。

　　無變壓器不間斷電源UPS性能優(yōu)勢

　　更大的調(diào)節(jié)靈活性增強了對電網(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立和隔離，從而提高了電磁兼容性(EMI)級別，另外，無輸出變壓器有效地減少了繞組感抗，進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”的重要組成部分和必要條件，但它同時又把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”的主要優(yōu)點之一，這不僅消除了UPS對電網(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)計和生產(chǎn)水平差異因素，電路結(jié)構(gòu)的變化可使整機工作效率提高2.5%左右。

　　(3)重量和體積

　　數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施是一項費用昂貴的固定資產(chǎn)投資，機房內(nèi)設(shè)備對承重的要求和占用空間越來越受到人們的重視。同時，重量輕體積小的設(shè)備還可以減少對運輸和安裝難度的要求，當然在這方面費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。當電網(wǎng)停電時靜態(tài)開關(guān)可將電池組連接到直流母線上供電。

　　逆變器由4個三相逆變器以全波方式運行，每一個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)以一定方式進行連接，以獲得合成的輸出電壓。這4個變壓器被分為兩組，每一組都包含一個星形和一個Z形(曲折星形)的二次側(cè)繞組，這兩個二次側(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移相式繞組在變壓器一次側(cè)中可抵消5、7次諧波。對于在變壓器一次側(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與傳統(tǒng)帶輸出變壓器UPS一樣，都達到了很高的水平。可靠性已再不是無輸出變壓器UPS設(shè)備的關(guān)鍵問題。有時，有變壓器UPS和無變壓器UPS之間的爭論就像一個政治或信仰問題。不過，無變壓器UPS最終總會占據(jù)越來越大的市場，除非它被證明是一個失敗的產(chǎn)品。