無(wú)變壓器UPS與基于變壓器的UPS設(shè)計(jì)比較
- 作者: 鄒工
- 來(lái)源:
- 日期 : 2024-08-14
為什么UPS設(shè)計(jì)從變壓器發(fā)展到無(wú)變壓器？
早期UPS系統(tǒng)之所以使用內(nèi)部變壓器，是因?yàn)閁PS設(shè)計(jì)中使用的電源逆變技術(shù)。在早期，逆變器基于可控硅整流器/晶閘管，通過(guò)顯著濾波產(chǎn)生正弦波輸出。（在雙轉(zhuǎn)換模式下，帶有隔離變壓器的UPS系統(tǒng)傳統(tǒng)上使用6或12脈沖晶閘管整流器拓?fù)洹９β势骷谥绷鞴╇姇r(shí)不會(huì)關(guān)閉，并且由于功率器件的開(kāi)關(guān)速度較慢，因此需要變壓器來(lái)產(chǎn)生所需的波形。隨著技術(shù)的發(fā)展，盡管晶體管被開(kāi)發(fā)為無(wú)需提供額外的電源電路即可打開(kāi)和關(guān)閉，但為了實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電流的增加，犧牲了工作電壓。還需要變壓器來(lái)幫助升壓UPS輸出的電壓，以提供與輸入相同的額定電壓的臨界負(fù)載。
隨著功率開(kāi)關(guān)器件的進(jìn)一步發(fā)展，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）應(yīng)運(yùn)而生?；贗GBT技術(shù)的UPS逆變器利用脈寬調(diào)制產(chǎn)生所需的正弦波，無(wú)需使用笨重的變壓器和濾波器。采用IGBT設(shè)計(jì)，無(wú)變壓器UPS更有效地直接將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，從而有助于實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的輸出電壓。
基于變壓器的UPS和無(wú)變壓器的UPS之間的技術(shù)差異
顯然，無(wú)變壓器和基于變壓器的UPS之間最顯著的區(qū)別是變壓器組件的存在。為了更好地了解它們的技術(shù)特點(diǎn)和性能，下面列出了以下技術(shù)特性比較。
哪個(gè)更好：基于變壓器的UPS和無(wú)變壓器的UPS？
在提到了無(wú)變壓器UPS和基于變壓器的UPS之間的技術(shù)差異之后，以下部分將從消費(fèi)者的角度比較兩種UPS設(shè)計(jì)，并闡明它們的優(yōu)勢(shì)。
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適應(yīng)性：無(wú)變壓器UPS在適應(yīng)不確定的未來(lái)需求方面提供了更大的靈活性和適應(yīng)性。無(wú)變壓器UPS的尺寸通常小于基于相同額定功率的變壓器。在給定空間內(nèi)擴(kuò)展更方便。此外，目前，大型無(wú)變壓器UPS采用模塊化設(shè)計(jì)，封裝緊湊，因此在總負(fù)載要求不確定或?qū)?lái)需要的情況下可以輕松添加容量。
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可靠性：無(wú)變壓器UPS無(wú)法像基于變壓器的UPS那樣隔離內(nèi)部故障。雖然這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)增加隔離變壓器來(lái)解決，但它也可能導(dǎo)致其他故障點(diǎn)和更高的單元服務(wù)率。得益于基于變壓器的UPS設(shè)計(jì)中的隔離變壓器，增強(qiáng)了直流母線的可靠性，以及多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新，基于變壓器的UPS顯示出更高的可靠性和魯棒性。
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可用性：通常基于變壓器的UPS提供最高的可用性，同時(shí)簡(jiǎn)化故障電流控制，特別是對(duì)于高功率數(shù)據(jù)中心和其他關(guān)鍵應(yīng)用。如今，無(wú)變壓器設(shè)計(jì)也將其可用性提高到合理的水平，但與基于變壓器的型號(hào)相比，可用性更低。因此，無(wú)變壓器UPS對(duì)于那些可用性不是首要關(guān)注點(diǎn)的中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)更可行。
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電池壽命：電池壽命與電池上的交流紋波有關(guān)。由于無(wú)變壓器UPS中的高電壓，通常在無(wú)變壓器設(shè)計(jì)中增加了一個(gè)額外的轉(zhuǎn)換器，提供對(duì)電池的精確控制和干凈的直流電路，沒(méi)有紋波。因此，無(wú)變壓器UPS的電池壽命比基于變壓器的UPS更長(zhǎng)，最長(zhǎng)可達(dá)12年。
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成本：當(dāng)涉及到UPS動(dòng)力裝置的成本時(shí)，需要考慮初始前期成本和運(yùn)營(yíng)成本。由于內(nèi)部沒(méi)有安裝變壓器，無(wú)變壓器UPS具有比基于變壓器的型號(hào)便宜的價(jià)格的固有優(yōu)勢(shì)。無(wú)變壓器UPS的尺寸也比基于變壓器的UPS更小，減少了數(shù)據(jù)中心對(duì)額外空間的需求。運(yùn)營(yíng)成本包括電力運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用等。無(wú)變壓器UPS單元顯示出更高的效率，從而減少了功率損耗。
總結(jié)
基于變壓器和無(wú)變壓器的UPS設(shè)計(jì)均提供基本功能并保持其主要特性。很明顯，無(wú)變壓器UPS如今主導(dǎo)著市場(chǎng)，無(wú)變壓器UPS符合當(dāng)今大多數(shù)電源設(shè)計(jì)要求，但對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域等需要最高可靠性和安全性的應(yīng)用，基于變壓器的UPS是最佳選擇。
