高頻機(jī)與工頻機(jī)的UPS優(yōu)劣分析

張愷

（上海兆申公路養(yǎng)護(hù)管理有限公司，上海 201209）

1 概念及選型

1.1 高頻機(jī)UPS與工頻機(jī)UPS的概念

（1）高頻機(jī)UPS。顧名思義，高頻機(jī)UPS簡稱為高頻機(jī)，是通過利用高頻器件代替其他UPS中原有器件，從而實(shí)現(xiàn)高頻提供能量的蓄電電源，該電源系統(tǒng)具有輸出頻率高、機(jī)型體積小等特點(diǎn)，是目前我國各個(gè)機(jī)房系統(tǒng)中首選的UPS電源機(jī)型之一。

高頻機(jī)不帶隔離變壓器，其輸出零線存在高頻電流，主要來自市電電網(wǎng)的諧波干擾、UPS整流器和高頻逆變器脈動(dòng)電流、負(fù)載的諧波干擾等，其干擾電壓不僅數(shù)值高，而且難以消除。而工頻機(jī)的輸出零地電壓更低，而且不存在高頻分量，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信安全來講，更加重要。

（2）工頻機(jī)UPS。工頻機(jī)UPS出現(xiàn)得較早，并在出現(xiàn)后一直存在。而在其發(fā)展過程中，因受到科技水平的推動(dòng)，不斷在其內(nèi)部增加各類微處理器、警報(bào)系統(tǒng)等先進(jìn)的功能系統(tǒng)，同時(shí)也通過安裝靜態(tài)開關(guān)以及第6代IGBT等充分提高該電源的容量及使用性能，在我國各個(gè)行業(yè)中均得到廣泛地使用。

1.2 高頻機(jī)UPS與工頻機(jī)UPS的選型

我國部分用戶仍在使用工頻機(jī)UPS電源。而這些用戶在選用工頻機(jī)UPS電源時(shí)，不僅是因?yàn)槠渥陨韺?duì)于該電源的使用已經(jīng)習(xí)慣，同時(shí)也因其自身意識(shí)存在弊端，認(rèn)為工頻機(jī)UPS電源的科技性與實(shí)用性仍舊高于高頻機(jī)UPS，并堅(jiān)持使用工頻機(jī)UPS電源。

實(shí)際上，我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度較快，而UPS行業(yè)在發(fā)展過程中，也需要有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)及科技水平的支持，并通過將電子領(lǐng)域的全新技術(shù)和理念充分加入到UPS行業(yè)生產(chǎn)過程中，在生產(chǎn)出現(xiàn)如今的高頻機(jī)UPS時(shí)并不斷對(duì)其性能等進(jìn)行完善，同時(shí)其外觀等也逐漸向著科學(xué)化轉(zhuǎn)變。而目前部分國際知名的UPS生產(chǎn)公司也已經(jīng)逐漸減少對(duì)工頻機(jī)UPS的生產(chǎn)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)高頻機(jī)UPS，由此可見，大部分的國際及國內(nèi)企業(yè)多數(shù)優(yōu)先選擇高頻機(jī)UPS電源。

2 高頻機(jī)UPS與工頻機(jī)UPS相比較的優(yōu)勢(shì)

2.1 輸入功率因數(shù)方面

高頻UPS的IGBT整流可輕易地將功率因數(shù)提高到接近1，諧波電流小于5%，從根本上解決了對(duì)電網(wǎng)回饋干擾的問題。前置發(fā)電機(jī)的容量理論上和UPS功率相同，大大縮減了投資和占地面積等。而工頻機(jī)UPS一般在200kVA以下的輸入電路都采用了晶閘管6脈沖整流，輸入功率因數(shù)不超過0．8，諧波電流可達(dá)30%。前置發(fā)電機(jī)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(jī)的容量至少要5倍于UPS功率。

2.2 技術(shù)方式

工頻機(jī)UPS電源優(yōu)先采用模擬技術(shù)形式，而在發(fā)展過程中，采用將模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的形式，雖然模擬技術(shù)的水平低于數(shù)字化水平，但二者結(jié)合的方式能夠?qū)⒍叩膬?yōu)勢(shì)全部發(fā)揮出來，進(jìn)而在一定程度上提升模擬技術(shù)的可靠性；而高頻機(jī)UPS電源采用全數(shù)字化技術(shù)的形式，雖然在先進(jìn)性上高于工頻機(jī)UPS電源，但可靠性則低于工頻機(jī)UPS電源，在此方面，工頻機(jī)UPS電源占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)。

2.3 充電控制方式

在充電環(huán)節(jié)上，全I(xiàn)GBT UPS具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。早期UPS采用電池直接掛直流母線的做法，電池的充電電壓只能通過晶閘管整流控制，采用恒壓限流的傳統(tǒng)充電方式，而且充電參數(shù)幾乎不可改變。而實(shí)際上，UPS電池的配置靈活多樣，對(duì)不同容量的電池采取同樣的充電參數(shù)，顯然會(huì)對(duì)電池延壽不利。而采用全I(xiàn)GBT技術(shù)的UPS，在直流母線上引出的直流電經(jīng)過IGBT斬波控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的精確充電，并可通過數(shù)字化控制去細(xì)化參數(shù)設(shè)置，作到為每種配置的電池指定最適合的充電方案，達(dá)到延長壽命的目的。

2.4 適應(yīng)能力

首先，通常來講，當(dāng)工頻機(jī)UPS電源的運(yùn)作功率最大時(shí)，僅能夠多輸出15%左右的電壓，而高頻機(jī)UPS的適應(yīng)電壓則比工頻機(jī)UPS電源遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出一倍，由此可見，高頻機(jī)UPS電源與工頻機(jī)UPS電源相比，不僅能夠適應(yīng)較高的輸出電壓，同時(shí)也具有較長的使用壽命。其次，由于工頻機(jī)UPS電源的前端工作時(shí)采用整流工作形式，而一旦出現(xiàn)較高的輸入電壓，蓄電電源的低壓端則極易因該部位的電池?zé)o法得到足夠的電力，而此時(shí)如果蓄電電源的高壓端一旦開始運(yùn)作，則極易將其晶閘管損壞并出現(xiàn)失控的現(xiàn)象，而高頻機(jī)UPS電源則不會(huì)出現(xiàn)這種情況。

2.5 并聯(lián)情況

工頻機(jī)UPS電源內(nèi)裝有變壓器，變壓器的電壓一旦出現(xiàn)較大變化，則極易出現(xiàn)變壓器直聯(lián)或并聯(lián)的現(xiàn)象，導(dǎo)致工頻機(jī)UPS電源內(nèi)產(chǎn)生電流環(huán)流，使工頻機(jī)UPS電源功能出現(xiàn)問題，對(duì)整體機(jī)房系統(tǒng)極易造成損害，而高頻機(jī)UPS電源內(nèi)并未裝備變壓器，因此在高頻機(jī)UPS電源中，低于2V的電壓差并不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流現(xiàn)象。

3 高頻機(jī)UPS和工頻機(jī)UPS未來的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)如今有關(guān)高頻機(jī)UPS和工頻機(jī)UPS的使用爭(zhēng)議依然存在。我國高頻機(jī)UPS電源在生產(chǎn)及開發(fā)過程中仍存在不足，部分生產(chǎn)技術(shù)還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)水平，因此無論是從我國現(xiàn)今發(fā)展形式，還是技術(shù)開展過程來看，我國大部分企業(yè)單位為了提升自身的發(fā)展水平，仍舊需要運(yùn)用工頻機(jī)UPS電源來提高對(duì)機(jī)房電力使用的水平，以此來達(dá)到維護(hù)企業(yè)日常工作的目的。

但就我國科技水平的發(fā)展速度來說，無論是各個(gè)企業(yè)在發(fā)展中的需求，還是UPS電源的發(fā)展趨勢(shì)，都體現(xiàn)出一點(diǎn)：高頻機(jī)UPS電源是未來我國發(fā)展中最為廣泛運(yùn)用的電源類型。隨著高頻機(jī)UPS電源生產(chǎn)廠商中生產(chǎn)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，其原有技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)會(huì)逐漸明顯，不足則會(huì)隨著科技水平的提升而逐漸得到解決。高頻機(jī)UPS電源則會(huì)因其自身優(yōu)勢(shì)廣泛得到各個(gè)行業(yè)的重視，為進(jìn)一步推動(dòng)我國各行業(yè)的迅速發(fā)展提供基礎(chǔ)條件。

4 結(jié)語

綜上所述，目前我國大部分企業(yè)在生產(chǎn)過程中為了提高電力使用效率，多數(shù)利用高頻機(jī)UPS和工頻機(jī)UPS電源來維護(hù)機(jī)房內(nèi)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因受到科技水平不斷提升的影響，工頻機(jī)UPS電源中的缺陷愈加突出，而高頻機(jī)UPS電源則逐漸得到人們的重視，并不斷在提高對(duì)兩種電源的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，提高對(duì)高頻機(jī)UPS電源的重視與使用，為提升我國電源生產(chǎn)技術(shù)水平提供平臺(tái)及有利條件。