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UPS原來分旋轉(zhuǎn)發(fā)電機式和靜止變換式,靜止變換式工頻機結(jié)構(gòu)UPS技術(shù)出現(xiàn)在上個世紀60年代后期,比旋轉(zhuǎn)發(fā)電機式晚一些,毫無疑問在當時屬尖端技術(shù),幾十年間也為IT技術(shù)領(lǐng)域作出了不朽的貢獻,有口皆碑。然而任何技術(shù)的先進性是針對某一個時期的,是相對而言的,即任何先進的產(chǎn)品也有其一定的適用期。隨著IT技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展,工頻機UPS逐漸暴露出它的許多缺點,比如體積大、重量大、功耗大、破壞電網(wǎng)和輸入功率因數(shù)低下等不利因素,這不但大大影響了數(shù)據(jù)中心的PUE(能耗比)和可靠性,而且對節(jié)能減排的社會效益也是背道而馳的。
在歷史發(fā)展中總是遵循這樣一個規(guī)律:每當一種技術(shù)阻礙生產(chǎn)力發(fā)展時,就會有一種新的技術(shù)產(chǎn)生出來將其代替。毫不例外,新一代產(chǎn)品高頻機UPS技術(shù)問世了。為了區(qū)別以前的UPS,就起了一個高頻機UPS的名字。原來那種輸入輸出都工作在50Hz并且有輸出變壓器的老電路結(jié)構(gòu)就稱作工頻機結(jié)構(gòu)UPS;而這種輸入輸出電路都工作在20kHz以上且沒有輸出變壓器的電路就稱之為高頻機或高頻機結(jié)構(gòu)UPS。
高頻UPS除了具備工頻機UPS那些技術(shù)指標外,另外還有著更高的性能和指標,有些是工頻機UPS所望塵莫及的。
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1、 輸入功率因數(shù)高
工頻機UPS一般在400kVA以下的輸入電路都采用標配了可控硅6脈沖整流,輸入功率因數(shù)不超過0.8,諧波電流有30%之大。如果前面接發(fā)電機,發(fā)電機的容量至少要3倍于UPS功率;如果是單相小功率UPS,發(fā)電機的容量至少要5倍于UPS功率。三相UPS為了提高輸入功率因數(shù),就前面加無源或有源諧波濾波器,或做成12脈沖整流、24脈沖整流整流等,即在一個周期中有12個或24個整流電流脈沖。但同時也帶來了體積龐大、結(jié)構(gòu)復雜和價格昂貴的問題。
而用IGBT整流的高頻機UPS,在一個周期中有成百上千個整流電流脈沖,所以任何容量的高頻機UPS在前面不加任何濾波器的情況下,它的輸入功率因數(shù)都可做到0.99甚至以上,諧波電流小于5%,前置發(fā)電機的容量理論上和UPS功率相同,大大縮減了投資和占地面積,也符合了節(jié)能減排的國策等。尤其是對市電的充分利用具有良好的經(jīng)濟意義和社會效益。
2、 本身功耗小
在同樣指標下,比如要求輸入功率因數(shù)為0.95以上時,工頻機UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流,就是說前面要增加一個設備,再加上輸出變壓器,就比高頻機UPS多了兩個串聯(lián)環(huán)節(jié),如圖1所示。由于此二者的影響,使得工頻機UPS的效率比高頻機UPS
圖1 高輸入功率因數(shù)下的工頻機UPS和高頻機UPS結(jié)構(gòu)方框圖
至少低5%。在同樣是100kW的容量時工頻機UPS每年要比高頻機UPS多消耗5萬度電!
3、 對外干擾小
干擾有兩種,一種是聽得到的機械噪聲,一種是聽不到的電噪聲,這兩種噪聲工頻機UPS都有,形成了對設備和對人的傷害。電噪聲影響機器的穩(wěn)定度,機械噪聲影響人的身心健康,降低工作效率。而高頻機UPS由于工作在20kHz以上,20kHz是人的耳朵聽不到的頻率,使工作環(huán)境安靜下來。又由于而高頻機UPS的輸入功率因數(shù)高達0.99以上,幾乎是線性的,所以對外干擾幾乎可以忽略。
4、 體積小、重量輕
工頻機UPS由于有了輸出變壓器和適應50Hz的電感電容等低頻器件使得體積重量都很大。比如某品牌6脈沖蒸餾輸入的300kVA工頻機 UPS 重1600kg,輸入功率因數(shù)僅0.8(實際測量大多數(shù)低于此值)為了將輸入功率因數(shù)提高到0.9以上,就升級到12脈沖整流加11次諧波濾波器,增加了600kg,變成了2200kg!而同是這個容量的300kVA高頻機 UPS 重量只有830kg,并且輸入功率因數(shù)比它還高。
5、 全數(shù)字技術(shù)
工頻機UPS開始是模擬技術(shù),現(xiàn)在一般為數(shù)字與模擬相結(jié)合的技術(shù)。模擬技術(shù)的可靠性要比數(shù)字技術(shù)低。而高頻機UPS技術(shù)是一種全數(shù)字化技術(shù),不言而喻,可靠性是很高的。
(b)高頻機UPS的并聯(lián)方框圖
圖2 兩種UPS并聯(lián)方框圖
6. 對電網(wǎng)的適應能力強
工頻機UPS對于適應輸入電壓±15%的變化已很不容易;而高頻機UPS甚至適應輸入電壓±30%以上的變化,這又大大延長了電池的壽命。
7. 能將并機環(huán)流衰減到幾乎為零
工頻機UPS的并聯(lián)就是變壓器的直接并聯(lián),而變壓器的直接并聯(lián)由于其內(nèi)阻很小,再加之輸出電壓的不同,最容易產(chǎn)生環(huán)流,而且這個環(huán)流的路徑暢通無阻,如圖2(a)所示;高頻機UPS由于沒有輸出變壓器,它們的并聯(lián)如圖2(b)所示,可以看出這里的環(huán)流路徑上處處是障礙,小于2V的電壓差根本形不成環(huán)流,而工頻機UPS在此情況下就會形成很大的環(huán)流。
總之,高頻機UPS在性能上不但能完全替代工頻機UPS,而且還多出原來后者沒有的特點。
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伊頓公司推出緊湊型機架式5P系列UPS不間斷電源
日前,全球領(lǐng)先的動力管理專家伊頓公司擴大了其產(chǎn)品范圍,增加了緊湊型的5P系列UPS,可以安裝在服務器機架內(nèi)。
該公司表示,新推出的5P UPS的外形尺寸較小,可以為邊緣計算站點,網(wǎng)絡機柜,小型計算機房和任何其他空間不太充裕的環(huán)境提供備用電源。
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