科士达UPS电源YDC9110-RT

北京金业顺达科技有限公司

一、 工频机UPS被高频机UPS替代是历史趋势

UPS原来分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60年代后期，比旋转发电机式晚一些，毫无疑问在当时属尖端技术，几十年间也为IT技术领域作出了不朽的贡献，有口皆碑。然而任何技术的先进性是针对某一个时期的，是相对而言的，即任何先进的产品也有其一定的适用期。随着IT技术的出现与发展，工频机UPS逐渐暴露出它的许多缺点，比如体积大、重量大、功耗大、破坏电网和输入功率因数低下等不利因素，这不但大大影响了数据中心的PUE（能耗比）和可靠性，而且对节能减排的社会效益也是背道而驰的。

在历史发展中总是遵循这样一个规律：每当一种技术阻碍生产力发展时，就会有一种新的技术产生出来将其代替。毫不例外，新一代产品高频机UPS技术问世了。为了区别以前的UPS，就起了一个高频机UPS的名字。原来那种输入输出都工作在50Hz并且有输出变压器的老电路结构就称作工频机结构UPS；而这种输入输出电路都工作在20kHz以上且没有输出变压器的电路就称之为高频机或高频机结构UPS。

高频UPS除了具备工频机UPS那些技术指标外，另外还有着更高的性能和指标，有些是工频机UPS所望尘莫及的。

1、 输入功率因数高

工频机UPS一般在400kVA以下的输入电路都采用标配了可控硅6脉冲整流，输入功率因数不**过0.8，谐波电流有30%之大。如果前面接发电机，发电机的容量至少要3倍于UPS功率；如果是单相小功率UPS，发电机的容量至少要5倍于UPS功率。三相UPS为了提高输入功率因数，就前面加无源或有源谐波滤波器，或做成12脉冲整流、24脉冲整流整流等，即在一个周期中有12个或24个整流电流脉冲。但同时也带来了体积庞大、结构复杂和价格昂贵的问题。

而用IGBT整流的高频机UPS，在一个周期中有成百上千个整流电流脉冲，所以任何容量的高频机UPS在前面不加任何滤波器的情况下，它的输入功率因数都可做到0.99甚至以上，谐波电流小于5%，前置发电机的容量理论上和UPS功率相同，大大缩减了投资和占地面积，也符合了节能减排的国策等。尤其是对市电的充分利用具有良好的经济意义和社会效益。

2、 本身功耗小

在同样指标下，比如要求输入功率因数为0.95以上时，工频机UPS就必须外加谐波滤波器或改为12脉冲整流，就是说前面要增加一个设备，再加上输出变压器，就比高频机UPS多了两个串联环节，如图1所示。由于此二者的影响，使得工频机UPS的效率比高频机UPS

图1 高输入功率因数下的工频机UPS和高频机UPS结构方框图

至少低5%。在同样是100kW的容量时工频机UPS每年要比高频机UPS多消耗5万度电！

3、 对外干扰小

干扰有两种，一种是听得到的机械噪声，一种是听不到的电噪声，这两种噪声工频机UPS都有，形成了对设备和对人的伤害。电噪声影响机器的稳定度，机械噪声影响人的身心健康，降低工作效率。而高频机UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵听不到的频率，使工作环境安静下来。又由于而高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上，几乎是线性的，所以对外干扰几乎可以忽略。

4、 体积小、重量轻

工频机UPS由于有了输出变压器和适应50Hz的电感电容等低频器件使得体积重量都很大。比如某品牌6脉冲蒸馏输入的300kVA工频机 UPS 重1600kg，输入功率因数仅0.8（实际测量大多数低于此值）为了将输入功率因数提高到0.9以上，就升级到12脉冲整流加11次谐波滤波器，增加了600kg，变成了2200kg！而同是这个容量的300kVA高频机 UPS 重量只有830kg，并且输入功率因数比它还高。

5、 全数字技术

工频机UPS开始是模拟技术，现在一般为数字与模拟相结合的技术。模拟技术的可靠性要比数字技术低。而高频机UPS技术是一种全数字化技术，不言而喻，可靠性是很高的。

（b）高频机UPS的并联方框图

图2 两种UPS并联方框图

6. 对电网的适应能力强

工频机UPS对于适应输入电压±15%的变化已很不容易；而高频机UPS甚至适应输入电压±30%以上的变化，这又大大延长了电池的寿命。

7. 能将并机环流衰减到几乎为零

工频机UPS的并联就是变压器的直接并联，而变压器的直接并联由于其内阻很小，再加之输出电压的不同，较*产生环流，而且这个环流的路径畅通无阻，如图2（a）所示；高频机UPS由于没有输出变压器，它们的并联如图2（b）所示，可以看出这里的环流路径上处处是障碍，小于2V的电压差根本形不成环流，而工频机UPS在此情况下就会形成很大的环流。

总之，高频机UPS在性能上不但能完全替代工频机UPS，而且还多出原来后者没有的特点。

二、 高频机UPS与工频机UPS的现状

因为高频机UPS对技术与工艺以及生产手段的要求非常严格，一般也不容易防制，20kHz以上的高频机UPS容量目前都小于100kVA，只有少数几个制造厂的技术真正过关，并且已显示出强大的生命力。在大功率范围虽然不能做到20kHz，但可以采用高频机结构，比如用IGBT高频整流（相对于50Hz而言），频率一般在15kHz以下，多数厂家已可做到200kVA，但也有*，比如秀康10年前就可做到8kHz/480kVA，GE、TMEC（三菱和东芝）、富士也已可以做到500kVA，伊顿9395更是突破了大容量的技术禁区，一举将单机功率容量做到了1100kVA，并已成为美国的军方*产品。这说明高频机结构UPS技术已经成熟，接下来是普及问题。在我国军方和金融等重要部门也已纷纷采用，并收到了良好的效果。

当然工频机结构UPS在这种情况下的日子会越来越艰难，好在是还有那么一批厂家的高频机结构UPS没有过关，还得主推工频机UPS，对用户来说，有些用户对工频机尚有偏爱，一时思想还转不过弯来，尽管国家三令五申号召节能减排，但这些用户总能找出一些继续用工频机结构UPS的理由。这是个认识问题，但不要认为工频机UPS技术永远不落后。从科学发展观来说，以后一段时间内无疑是高频机UPS的市场。不可否认，高频机UPS同样也有退出历史舞台的一天，当然那是后话。

三、 所谓两个发展方向

现在有一种说法：高频机UPS和工频机UPS是两个发展方向。这就使人糊涂了：

难道效率低的产品也是发展方向？难道节能减排还允许其反向产品发展？

在有了更好的替代品以后，难道耗费资源和笨重的产品也是发展方向？

总之，这种观点不外乎说：高频机UPS与工频机UPS并存；节能减排与浪费能量和资源并存；先进与落后并存…所谓技术上的并存应该是**的，比如自行车虽然比汽车跑得慢，但它们在一定程度上是互相**的；而这里的UPS技术却是在一条轨道上跑的车，可以完全替代。这就像蒸机车被燃油机车替代，燃油机车又将被电气机车替代一样那么自然，水到渠成。

绝缘栅双较型晶体管(IGBT)是一种MOSFET与双较晶体管复合的器件。它既有功率MOSFET易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大，损耗小的显着优点

科士达UPS电源的应用：

1、IGBT在UPS中的应用情况

绝缘栅双较型晶体管(IGBT)是一种MOSFET与双较晶体管复合的器件。它既有功率MOSFET易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大，损耗小的显着优点。据东芝公司资料，1200V/100A的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率MOSFET的1/10，而开关时间是同规格GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统(UPS)的设计中。这种使用IGBT的在线式UPS具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显着优点。

UPS主要有后备式、在线互动式和在线式三种结构。在线式UPS以其可靠性高，输出电压稳定，无中断时间等显着优点，广泛用于通信系统、税务、金融、证券、电力、铁路、民航、**的机房中。本文以在线式为介绍对象，介绍UPS中的IGBT的应用。

在线式UPS电源具有独立的旁路开关、AC/DC整流器、充电器、DC/AC逆变器等系统，工作原理是：市电正常时AC/DC整流器将交流电整流成直流电，同时对蓄电池进行充电，再经DC/AC逆变器将直流电逆变为标准正弦波交流电，市电异常时，电池对逆变器供电，在UPS发生故障时将输出转为旁路供电。在线式UPS输出的电压和频率较为稳定，能为用户提供真正高质量的正弦波电源。

①旁路开关(ACBYPASSSWITCH)

旁路开关常使用继电器和可控硅。继电器在中小功率的UPS中广泛应用。优点是控制简单，成本低，缺点是继电器有转换时间，还有就是机电器件的寿命问题。可控硅常见于*功率UPS中。优点是控制电流大，没有切换时间。但缺点就是控制复杂，且由于可控硅的触发工作特性，在触发导通后要在反向偏置后才能关断，这样就会产生一个较大10ms的环流电流。如果采用IGBT，则可以避免这个问题，使用IGBT有控制简单的优点，但成本较高。其工作原理为：当输入为正半周时，电流流经Q1、D2，负半周时电流流经D1、Q2。

关于科士达ups电源的安装具体的一些步骤如下：

 **：安装设置 设备间隙：考虑到维修和适当的通风，各种规格的机柜需要以下间隙：

　　（1）距侧板： 15.2cm

　　（2）**部和后部： 30.5cm

　　（3）前面： 91.5cm

　　位置要求： 要将Powerware 9170 UPS与其保护的负载设备或配电盘尽可能近地安装。如果附加的Powerware 9170电池位于独立的电池柜中，则外部电池柜的位置应尽可能靠近。

 除了给大家讲解关于ups电源的安装，我还准备给大家讲解关于电器安装：

　　1、带有维修旁路开关的典型安装：

　　UPS输入电源可通过电路硬连线到电源断路器或选配的外部旁路开关上。对于硬连线安装，建议您安装Powerware维修旁路开关，在维修或UPS停机期间能够转换电源。如果使用了旁路开关，则UPS输入和UPS输出必须通过单独的电路硬连线．

　　2、没有维修旁路开关的典型安装：

　　3、输入电流额定值：