作者簡介文洋-2010年本科畢業后一直從事UPS 穩壓電源 的硬件開發工作,參與過公司多個系列UPS穩壓電源的開發工作.
如今,隨著技術的發展,靜態UPS穩壓電源的功率損耗逐漸下降.早期具有輸入和輸出隔離變壓器的采用晶閘管技術的在線式UPS穩壓電源(簡稱雙變換式UPS穩壓電源或IEC的"VFI")的滿載運行效率僅為83%~85%.而目前采用IGBT技術的高頻在線互動式UPS穩壓電源的滿載效率可達到95%~97%.
更加高效,熱量更少當今的UPS穩壓電源的能源效率提高了15%,而冷卻需求卻在下降,提高了其可靠性.模塊化UPS穩壓電源的平均故障間隔時間(MTBF)從不足2.5萬小時上升到15萬小時;輸出穩壓電源電壓波形失真從5%降低到1%;噪音從95dB(A)降至70dB(A);占地面積甚至減少了90%.
即使雙變換UPS穩壓電源,其效率也達到了96.8%,每千瓦容量的成本降到了以往的最低水平.這對用戶來說是有利的,但廠商從UPS穩壓電源獲利的唯一方法是提供售后服務.
歐洲廠商生產的UPS穩壓電源基本都取消了隔離變壓器,而在北美,無隔離變壓器的UPS穩壓電源仍然是一個新事物,像APC這樣的廠商也采用了在線互動式拓撲結構,雖然沒有任何頻率的保護,并不是技術上的"在線"式,盡管是這樣,這種架構的UPS穩壓電源在穩定的電網中仍然工作得很好.
上世紀90年代,Invertomatic公司在瑞士推出了經濟模式UPS穩壓電源(ECO模式,工作原理如圖),但市場銷售情況并不樂觀.之后行業廠商推出的模塊化UPS穩壓電源解決了大多數數據中心的部分負荷問題.
經濟模式的原理很簡單:當市電穩定時,UPS穩壓電源自主切換到旁路模式供電,降低電力損耗,特別是無隔離變壓器設計的UPS穩壓電源,該模式下UPS穩壓電源整流器仍然工作,為蓄電池充電(需要比飛輪UPS穩壓電源低得多的功率),而逆變器處于待機狀態,旁路(晶閘管開關)開通為負載供電,直到電力出現異常,此時UPS穩壓電源的靜態開關將負載轉移到逆變器,運行在該模式的UPS穩壓電源有個顯著的缺點,就是UPS穩壓電源工作在旁路時并沒有穩壓電源質量的改善.
UPS穩壓電源工作原理圖現在有一些"先進"的經濟模式UPS穩壓電源切換時間為2ms而不是4ms,有些則會監測負載失真并做出關于電網的決策,但是基本理念仍然如此,如果電力是穩定的,那么就可以節約電能.
然而這通常會有風險,而經濟模式也沒有什么不同.每當電力出現偏差時,負載就會從旁路切換到正常模式,這與雙變換UPS穩壓電源所提供的保護完全相反.這種切換代表著負載面臨風險,雖然這種風險可能很小,但用戶必須將與其回報進行平衡.
隨著電力成本的上升和概念的推廣,經濟模式已被人們所接受,然而效率并不總是用戶期望的最重要的指標.
采用碳化硅(SiC)的UPS穩壓電源更節能高效采用經濟模式運行的UPS穩壓電源,具有極大的優勢,但最新開發的碳化硅技術與經濟模式的結合,會產生更大的優勢.目前晶體管制造都是傳統可控硅器件,對于UPS穩壓電源來說,絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)的功能越來越強大且可靠.
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