高頻機(jī)是UPS的發(fā)展方向

眾所周知，UPS行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是：高頻化、小型化、模塊化、智能化、環(huán)?；Ｔ跇I(yè)界關(guān)于高頻機(jī)和工頻機(jī)究竟哪個(gè)好，哪個(gè)更有生命力是有爭(zhēng)論和不同見(jiàn)解的，很多UPS用戶更是無(wú)所適從。

我認(rèn)為“高頻機(jī)代替工頻機(jī)是UPS發(fā)展的必然方向”(從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，直流UPS亦將逐漸被應(yīng)用)。

l 選用高頻機(jī)是構(gòu)建新一代節(jié)能數(shù)據(jù)機(jī)房的需要高頻UPS采用的是IGBT前端整流、后端逆變，這種雙變換UPS特點(diǎn)很多，其中最顯著的特點(diǎn)是能最大限度地節(jié)能減排、綠色環(huán)保。   

以下舉例可以看出高頻機(jī)和工頻機(jī)的差別：某企業(yè)生產(chǎn)的300kVA工頻機(jī)，重量為2．2噸，而同功率的高頻機(jī)只有830kg。這臺(tái)工頻機(jī)采用12脈沖整流、l1次諧波濾波器，輸入功率因數(shù)指標(biāo)達(dá)到0．9，而同等功率的高頻機(jī)，輸入功率因數(shù)能達(dá)No．99，接近于l。從效率指標(biāo)看，工頻機(jī)滿載小于90％，而高頻機(jī)的效率即使半載也能達(dá)到95％以上。這些差別是顯而易見(jiàn)的。

目前國(guó)內(nèi)各廠商都在宣傳推廣綠色電源，但什么是真正的綠色電源，綠色電源應(yīng)該符合什么樣的標(biāo)準(zhǔn)?從技術(shù)上來(lái)看，是否綠色要看兩個(gè)指標(biāo)：第一個(gè)就是諧波，諧波是UPs一個(gè)重要的指標(biāo)。UPS對(duì)電網(wǎng)本身就是個(gè)污染源，是產(chǎn)生諧波的設(shè)備，對(duì)電力系統(tǒng)造成諧波污染，還會(huì)造成大量的附加損耗。但伊頓的高頻機(jī)UPS諧波可以做到小于3％。完全消除了UPS對(duì)電網(wǎng)的反饋諧波污染，對(duì)供電電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，是真正的綠色負(fù)載。

第二是效率，高效率對(duì)客戶來(lái)講可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。一些企業(yè)購(gòu)買UPS產(chǎn)品，只顧及采購(gòu)成本，大多數(shù)的企業(yè)是不考慮安裝使用成本的。如何節(jié)約安裝成本?如何減少使用成本?這些問(wèn)題可以通過(guò)提高供電系統(tǒng)的效率來(lái)解決。高效率的UPS可以減少輸入線纜的截面和前端變壓器的容量，這是減少客戶安裝成本的主要因素。效率為95％以上的高頻機(jī)和效率不到90％傳統(tǒng)的工頻機(jī)相差很大。不要看這百分之幾的微小差別，對(duì)于大功率UPS來(lái)說(shuō)，高效率降低了能耗，也就是降低了UPS運(yùn)行電費(fèi)。據(jù)悉，騰訊公司現(xiàn)在的機(jī)房每年的電費(fèi)已經(jīng)超過(guò)其員工全年的工資，這是所有IDC機(jī)房所存在的問(wèn)題。如果UPS效率提高百分之幾，所節(jié)約的費(fèi)用也是很可觀的。伊頓的一臺(tái)300kVA的高頻機(jī)9395UPS，運(yùn)行l(wèi)0年節(jié)約的電費(fèi)大概是100萬(wàn)元，如果再加上由高效率而節(jié)省的空調(diào)制冷費(fèi)，這個(gè)數(shù)字會(huì)更為可觀，大概是150萬(wàn)元。

如果從采購(gòu)安裝和使用成本全局考慮的話，購(gòu)買高頻機(jī)不會(huì)給用戶增加成本，反而會(huì)節(jié)約使用成本，達(dá)到綠色節(jié)能的效果。綠色電源從另外一個(gè)方面來(lái)講，就是IDC機(jī)房建設(shè)面積，機(jī)房寸土寸金，用戶希望UPS體積小，占地面積少，給客戶節(jié)約更多的機(jī)房空間，也能減小空調(diào)的規(guī)模，降低機(jī)房建設(shè)的投資。人們常說(shuō)要構(gòu)建新一代節(jié)能的數(shù)據(jù)機(jī)房，其中重要環(huán)節(jié)就是如何構(gòu)建一個(gè)安全、可靠、綠色、節(jié)能的供電系統(tǒng)，高頻UPS無(wú)疑是最佳的選擇。

2 業(yè)界關(guān)于高頻機(jī)和工頻機(jī)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)

 (1)有無(wú)輸出變壓器變壓器的作用不外乎是變壓和隔離，工頻機(jī)的輸出變壓器并不能隔離干擾，來(lái)自電網(wǎng)和UPS自身產(chǎn)生的尖峰干擾，變壓器是無(wú)法隔離的。而高頻機(jī)實(shí)際上就是個(gè)電子變壓器(DC36～AC220)，不但有變壓的作用，而且本身干擾小，對(duì)電網(wǎng)的干擾有抑制作用。工頻機(jī)的輸出變壓器占了很大的體積和重量，這是人所共知。

 (2)IGBT和scR(可控硅)整流器哪個(gè)更好

可控硅(SCR)是個(gè)天生的干擾源，其開(kāi)關(guān)尖峰效應(yīng)嚴(yán)重破壞電網(wǎng)波形。IGBT整流器的特點(diǎn)是：功率因數(shù)高，可以做到0．99。諧波含量很低，所以波形很好，對(duì)電網(wǎng)的反射污染就很小了。所以說(shuō)，可控硅在UPS產(chǎn)品中作為整流器沒(méi)什么前途。但在電力系統(tǒng)還是常用的，比如葛洲壩發(fā)電廠，發(fā)出的交流電經(jīng)可控硅整流，成為ll0kV直流，經(jīng)葛——上線直流輸往上海，再經(jīng)逆變成交流供電上海。IGBT在UPS上的應(yīng)用，早在上個(gè)世紀(jì)80年代就陸續(xù)替代可控硅做逆變器，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，用IGBT做整流器的UPS在l998年前后形成產(chǎn)品，很多廠家陸續(xù)推出了這樣的產(chǎn)品。至今也有十幾年的發(fā)展史，為什么發(fā)展這么慢呢?就是以前對(duì)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的要求沒(méi)有像今天這樣緊迫，現(xiàn)在全球都在關(guān)注節(jié)能、環(huán)保、低碳的問(wèn)題，我國(guó)政府提出要在今年實(shí)現(xiàn)單位GDP能源消耗要降低20％的指標(biāo)，而且政府還對(duì)數(shù)據(jù)中心下達(dá)了強(qiáng)制執(zhí)行降耗的要求，在這種形勢(shì)下高頻UPS發(fā)展勢(shì)必很快。

鐵嶺宇飛去年還沒(méi)有200kVA的高頻機(jī)，今年就推出來(lái)了500kVA全I(xiàn)GBT的UPS，現(xiàn)在GE公司和日本的富士公司也有了500kVA的高頻UPS，按照這個(gè)速度，相信用不了三年的時(shí)間，高頻機(jī)就會(huì)取代工頻機(jī)。那么，高頻UPS的技術(shù)是不是只掌握在少數(shù)廠家呢?不是的。在當(dāng)代做大功率UPS的廠家，沒(méi)有一家不在IGBT整流器上下功夫，只是彼此在發(fā)展的速度上不平衡而已。鐵嶺宇飛在這方面是走到了行業(yè)的前面，現(xiàn)在鐵嶺宇飛可以生產(chǎn)l200kVA的高頻機(jī)，完全達(dá)到了覆蓋了工頻機(jī)的水平，高頻機(jī)的可靠性也是非常好的。據(jù)宇飛管理層的人士說(shuō)，近2～3年宇飛的9395250～600kVA高頻機(jī)在國(guó)內(nèi)安裝了300多臺(tái)，在全球銷量目前已超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)。

總而言之，UPS技術(shù)的發(fā)展日新月異，而高頻機(jī)是近期UPS發(fā)展的必然趨勢(shì)。