usdt高频机与工频机性能比较

usdt高频机与工频机性能比较

2021-01-14 21:51

  高频机与工频机性能比较一、工频变压器与高频变压器的架构区别 传统老式结构 UPS 的基本结构 (工频机) 如下,基本结构:可控硅整流+电池直接直 流母线+ IGBT 逆变器+升压变压器: 目前比较流行的 UPS 结构由原来的老式结构逐渐转向更为合理的新型结构,新型全 IGBT UPS 结构(高频机)如下,基本结构:IGBT 整流+DC/DC 倍压环节+独立充电器+逆 二、工频机与高频机的性能比较UPS 从工频机向高频机发展是不可逆转的历史必然: 随着高频机硬件电路设计的更加完善,IGBT、MOSFET 功率元件技术更加成熟, DSP 数字技术的不断深入,可靠性大大提高,高频机的优越性日益明显体现出来,促成了新一代 UPS 的主流结构由原来的工频机向高频机转变,正如当年可控硅逆变器被大功率晶体管 GTR 取代,之后又被IGBT 逆变器取代一样。其主要优越性如下: 效率高:因高频机的功率器件全部工作在高频开关状态,所以能量的损耗非常小,其效率可以 高达90%~95%;MGE GALAXY 5000 UPS 在25%负载率下整机效率即可高达92%以上; 工频机从其结构中可以看出,从整流(从交流变为直流)到逆变(在从直流变为交流) 的过程中,每个环节都是降压环节,在此种结构的UPS 中,必须在输出测加入变压器,将 逆变输出的较低恒定电压升致合理的输出范围,最终提供了恒定的220/380V 输出,其结 果必定导致其整体效率比较低,只有80%~90%。 这里展开说明一下UPS 系统效率对用户运行成本的影响(非常可观): 一套100KVA 1+1 并机的UPS 系统,系统效率相差5%,运行10 年的电费相差:200KVA 5%24 小时/天365 天/年10 年0.6 元/KWH(电费)=525600.00 也就是说,对一套100KVA 1+1 UPS系统而言,10 年的运行成本相差有 52.56 万元。所以大型UPS 系统的效率是多么的重要啊! 功率密度高:因高频机的功率器件全部工作在高频开关状态,能量的损耗非常小,避免使用大的 散热片,加之铁氧体等新型磁性元件的应用,UPS 的体积小、重量轻,功率密度可以高达 30W/in 。例如MGE的G5000 80KVA 主机净重仅400Kg,体积:(WHD)mm=710 850 1900,而某品牌的工频机净重高达675Kg,体积:(WHD)mm=1200 800 1600。 输入功率因素高,输入电流谐波小,对电网的污染小:高频机具有功率因素修正电路(PFC 电路),输入功率因素接近于1,输入电流谐波小于 5%,对电网的污染非常小。而工频变压器几乎没有PFC 电路,输入功率因素一般在0.8 右,输入电流谐波(不选配PFC时)高达30%以上,对电网的污染非常大。 对UPS系统的输入端而言,是否向电网注入谐波,虽然不会影响到本套UPS的负载本身; 但是谐波电流注入电网后将严重影响到整个交流电网的安全运行,谐波电流过大会造成低 压配电屏中电容补偿柜的补偿电容频繁损坏。对于雷达站和发射台这些敏感类型的负载而 言,电网谐波电流是造成信号出现干扰的主要原因。所以,对于大型UPS系统而言,THDI(总 谐波电流失真度)是非常重要的指标。 输入电压范围宽:工频机对电网的要求较高,故输入范围较窄高频机输入范围就很宽。MGE G5000 UPS 输入范围达 250~470Vac,更适合中国大陆的市电环境使用。一般工频机的输入电压范围为 380V15%. E:保护功能强: 由于硬件电路的不断优化,usdtDSP 数字技术的引入,高频机保护功能非常完善,具有市电 &电池模式下输出短路保护,过载保护,过温、充电电压过高保护等。一般工频机最大的弱 点是在市电模式下输出短路,UPS 不能进行保护,仍然有非常大的输出电流,会导致UPS 级空开跳闸,甚至整个供电系统瘫痪;若UPS前级空开不跳闸,短路时间稍长(一般不超过 分钟)UPS会炸机,甚至烧毁。下图是某品牌功率为1KVA 的工频机市电短路瞬间的电压& 电流波形,CH1 为电压波形,CH2 为电流波形(电流钩枪10mV/A 档),由下图可以看出,当 输出短路时,输出电压为0,但一直有RMS 值为52.6A 的电流流过,此大导致UPS 前级空开 跳闸,甚至整个供电系统瘫痪;若UPS 前级空开不跳闸,短路时间稍长(一般不超过1 分钟) UPS 会炸机,甚至烧毁。 智能化、两段式充电器,更有利于延长电池的寿命工频机采用电池直接挂直流母线的做法,电池的充电电压只能通过可控硅整流控制,只 能作到恒压限流的传统充电方式,而且充电参数几乎不可改变。MGE G5000 UPS 先采用 恒流充电,然后再采用恒压充电的方式(参见下图),可以实现对电池的快速,精确充电, 更有利于延长电池的寿命。 附图一 附图二 完备的监控通讯接口:MGE GALAXY 5000 系列UPS 均具有RS232,AS400,RS485 等通讯接口,对UPS 实现智能 化管理,若选配SNMP 卡,可以通过Internet 国际互联网进行集中监控以及远程控制。而目 前一般的工频机的通讯接口种类相对有限。以下附件为我司GALAXY 5000 系列UPS 与某一 品牌的工频机电性能的比较。 容量 80KVA 或100KVA 型号 性能指标 GALAXY 5000 系列UPS 某品牌FR-UK 系列工频机 市电 输入 整流技术 单元IGBT整流+PFC 传统可控硅整流 功率因数 0.99 0.8~0.85 谐波电流 3% 30%(不选配PFC 电压范围—35%—+25% 20% 频率范围 50Hz8% 50Hz5% 旁路 输入 输入电压范围 15% 10% 频率范围 50Hz10% 50Hz5% 输出 电压 380/400/415VAC1% 380/400VAC1%(线性负载) 频率精度(电池逆变) 0.1% 0.3% 三相相位差 1201 度(平衡或不平衡负载) 不详 100%不平衡负载电 压时稳压精度 380/400/415(13%)VAC 不详 逆变器过载能力 125%负载时,10min 后转旁路输出; 150%负载时,1min 后转旁路输出; 150%负载时, 60S 后转旁路输出; 系统 充电方式 智能两段式充电方式 恒压限流充电方式 系统效率 >94% 电池逆变效率>96% 通讯接口RS-232,AS400,RS485,SNMP RS232,RS485,SNMP EMC IEC61000-4-2-6无认证 EMC IEC62040-2 类级别3无认证 认证 TV-LCIE-CEM-CE 标记 不详 重量 净重(kg) 400/520 685/785 三:几个高频机与工频机误区的澄清 A:高频机容易炸机,可靠性低,特别是带电感性负载时: 这主要是几年前国内高频机技术不成熟,特别是在输出电压精度&输出平衡电压&输出 电流的侦测和控制技术(尤其是输出平衡电压及输出电流的侦测及控制技术),输出频率的 锁相技术,输出瞬态响应的控制方面有欠缺,导致客户一日被蛇咬,三日怕井绳。随着高频 机硬件电路设计的更加完善,IGBT、MOSFET 功率元件技术更加成熟, DSP 数字技术的 不断深入,高频机的可靠性大幅度提高,平均无故障时间(MTBF)可以达到35 万小时以上。 MGE 产品具有以下特色: 1:选用国际知名的“SEMIKRON”“FUJI”公司生产的大功率IGBT 器件,MOTOROLA CPU 芯片,确保产品的品质; 2:选择最优化的硬件电路设计,并配合DSP 控制技术,对输出电压、平衡电压、输 出电流,输入频率的侦测精度和控制速度上有非常大的提高,从而大大提高了UPS 的可靠 性,主要表现在以下几个方面: 采用千分之一精度的输出电压侦测、反馈硬件电路,并配合DSP进行快速的运 算和处理(DSP 反应的最快速度为52us),使输出电压精度稳定在380V1%范围之内; 一般工频机的输出电压精度为380V5%左右; 采用百分之一精度的输出平衡电压侦测、反馈硬件电路,并配合DSP进行快速 的运算和处理,使输出平衡电压稳定在100mV 范围之内;而早期一般工频机的输出平衡 电压(即输出交流电压中的直流电压成分)高达几伏,这也是早期工频机带电感性负载容易 损坏的主要原因之一; 采用百分之一精度的输出电流侦测、反馈硬件电路,并配合DSP进行快速的运 算和处理,当侦测到UPS 输出电流突然大于UPS 设定值是,UPS 立即进行控制、保护。 而一般的工频机如附图一所示没有输出电流侦测和保护的功能,这也是工频机带电感性负载 容易损坏的主要原因之一; 采用百分之一精度的市电频率侦测、反馈硬件电路,并配合DSP进行快速的运 算和处理,可以确保市电模式下UPS 的输出频率完全跟随市电频率,二者的最大相位差控 制在100us 以内,在电池模式下输出频率精度可以控制在50Hz0.1%以内,而一般工频 机电池模式下输出频率精度在50Hz0.3%以内。 工频机有输出隔离变压器,高频机没有输出隔离变压器:首先:变压器在高频UPS 中,可作为选配置为一些有特殊要求的用户配置。其功能也主 要是适应现场特殊电力状况,例如现场输入电为三相角形输入时,采用输入角/星变压器可 使UPS 在角型输入的现场得以应用;还有一些用电场合要求输入电与输出电的全隔离,可在 UPS 输出一测配置隔离变压器,可有效抑制共模躁声。 工频机的输出也仅仅是L、N 之间接隔离变压器(有些工频机仅仅在输出的L 接隔离变 压器),其隔离效果并不完善;隔离变压器的位置加在UPS 旁路输出与逆变输出的公共输出 测才可完全作到输入与输出的电气隔离。而可控硅整流UPS 的输出升压变压器只是提升逆变 输出的电压,而对旁路输出不起作用(除非具有双隔离变压器将逆变输出与旁路输入同UPS 输出隔离开来。 高频机对负载的干扰比工频机高。首先工频机的逆变部分也是高频信号,为5-10KHz,若其对杂音抑制不当,也会对负 载造成很大的干扰。UPS 对负载的干扰程度应该由EMC 等级标准来定义,随着技术的进步, MGE 高频机的抗干扰能力完全能够达到 GB9254-1998/IEC62040-2 CLASS 标准,实际应用中就根本没有客户诉怨UPS 干扰客户的负载,极少的诉怨也都是由于用户现场的配线方式不 当所致,而与采用高频机还是工频机无关。 对UPS的输出端而言,UPS是否能带音响设备、图像设备负载,usdt并不是取决于是否是工 频机或高频机,而是取决于UPS的EMC指标,实际上工频机、高频机都是要符合一定的电磁兼 容性标准,才不会对音响设备、图像设备产生干扰。在大容量UPS中,工频机要使用5KHz的 逆变器脉宽调制技术,这与高频机的5-10KHz的调制频率,对于设备来说是没有太大区别的。 MGE的全部UPS产品,均符合GB9254-1998(国标)/IEC62040-2 (国际标准)的EMC的相 关规定,完全能够满足音像设备的使用要求。MGE的很多高频机UPS产品如Galaxy 3000、 Galaxy 7000、Comet UPS、Extreme等都是应用在电视台(如中央电视台)、有线电视、广 播设备中,也有很多工频机UPS产品如Galaxy、Galaxy PW、Comet 3000等应用到以上相关系 统,到目前位置还没有发生过任何干扰问题。 事实上,干扰还与接地系统也是相互关联、密不可分的,如接地不好,共模干扰是会 增大的。 总而言之,大型 UPS 系统的可靠性和系统效率是非常重要的指标;同时绿 色、节能、环保也是电源技术的发展方向;MGE 始终是世界大型 UPS 电源技术 的领导者。我们向贵台推荐的MGE GALAXY 5000 系列UPS 就是这样杰出的产品, 希望贵台能够选用,谢谢!

  随着高频机硬件电路设计的更加完善,IGBT、MOSFET功率元件技术更加成熟, DSP数字技术的不断深入,可靠性大大提高,高频机的优越性日益明显体现出来,促成

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