UPS的工作状态有多种,分别为主路模式、静态旁路模式、电池模式以及维修旁路模式。在线双变换式UPS从架构还分为工频机和高频机。
(3)静态UPS抗电网干扰能力对比
表2为上述四种静态UPS架构抗电网干扰能力的对比。可以看出,在线双变换式UPS是抗电网干扰能力最强的。
(4)动态与静态UPS的对比
静态UPS与动态UPS最大的区别在于其储能方式,一个是电池储能,一个是飞轮储能,表3对比这两种储能方式的优劣。
从表3可以看出蓄电池储能与飞轮储能各有优劣,但是飞轮储能的后备时间一般仅有15s,这使得其使用场景受到很大的限制。
表4以华为UPS5000系列在线双变换式UPS和ActivePower在线互动式飞轮UPS为例的参数对比。
从表4可以看出,除效率外,其他参数UPS5000系列在线双变换式UPS的参数要优于ActivePower飞轮UPS,并且在UPS通常工作的低载段(40%)效率并不输给飞轮UPS。
通过以上两个对比我们可以得出如下结论:
①与传统UPS相比,飞轮UPS在节能、环保等方面具备一定优势;
②飞轮UPS由于固有的缺陷,应用存在局限性:备电时间短,仅15s,油机启动失败会造成严重停电事故;价格昂贵,且必须与油机配合使用,增加了初始投资;系统复杂,需要原厂专业维护,维护成本高;电网适应性差,输入输出性能指标都不如在线双变换式UPS。
基于上述分析,飞轮UPS仅适用于以下场景:可接受新技术的绿色环保型供电系统;电网质量很好、较少有断电事故、系统可靠性要求不高的场合。
2 高频机与工频机的对比分析
静态UPS目前应用最广泛的是在线双变换式UPS,这也是抗干扰能力最强的静态UPS,而在线双变换式UPS从产生至今也经过了从工频机到高频机的演进。
(1)工频与高频介绍
工频UPS即基于变压器的UPS(Transformer-basedUPS),因早期使用SCR半控器件整流,工作频率与电网频率一致而得名。
高频UPS即无需变压器的UPS(Transformer-lessUPS),高频UPS相比于传统工频UPS,因整流频率在10kHz以上而得名。
工频UPS在发展过程中,从SCR整流变为IGBT整流,并且不再使用隔离变压器。因此虽然从名称上看工频与高频是基于频率来命名,但是业内一般用有无隔离变压器来做区别。
(2)工频UPS的演进
工频UPS从出现至今,经历过表5所示的几次发展与变化。
现代工频UPS已经是使用IGBT整流的、加了隔离变压器的高频UPS。
(3)工频到高频发展的原因
从工频到高频,探究其发展原因,主要有以下两点:
①市场的需求。随着节能减排、绿色等要求的提出,要求UPS更高效,另一方面也要求安装维护更方便,这些因素推动整个UPS架构的发展;
②技术的进步。一方面是器件技术的进步,硅进铜退,在经历了MOSFET、IGBT等功率器件的更新换代、DSP与数字电路的广泛应用、LLC、软开关、三电平逆变等新拓扑的逐渐成熟后,高频化、数字化、智能化已成为电子产品的主流趋势。“铜”所代表的变压器、滤波电感等传统模拟电路器件正逐渐被“硅”所代表的各种单片机、控制芯片、新型半导体功率器件等数字电路器件所代替。另一方面软件的迅速发展也使得数字电路技术可以替代部分模拟技术的功能。
(4)工频机与高频机对比
可以从以下几方面对工频机与高频机进行对比:
①可靠性,高频机的可靠性不弱于工频机
高频机发展至今,在可靠性上已经不弱于工频机,甚至犹有胜之