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科华KR2000-J高频UPS不间断电源2KVA1800W塔式内置电池控制柜用

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商品信息

 按后备时间分类
科华KR2000-J高频UPS不间断电源2KVA1800W塔式内置电池控制柜用

(1)标准机

配备有内置蓄电池组的科华UPS称为标准机,由于受体积和重量的限制,标准机仅局限于中、小功率的科华UPS。标准机一般配置小容量的蓄电池,所以后备时间不长。现行的标准机大多采用7Ah(安时)/12V的蓄电池。功率越大,它所用蓄电池的节数也越多,如1kVA的在线式科华UPS用3只7Ah/12V的蓄电池,3kVA的用8只蓄电池,6kVA的用20只蓄电池。其实蓄电池的使用只数取决于蓄电池的规格和科华UPS的充电电压。因为大功率科华UPS的充电电压比小功率科华UPS的充电电压要高,因此对于同一规格的蓄电池,大功率科华UPS所使用的蓄电池的只数就要比小功率科华UPS多。

(2)长效机.

需外接蓄电池组的科华UPS称为长效机,长效机的容量从几百VA到几十kVA可供选择。在实际应用中长效机有着很大的机动性,用户可以根据所需后备时间的长短来确定采用何种容量的蓄电池。科华UPS的后备时间与蓄电池容量的关系可以根据下式来确定:

C=PPf/UηC1

式中,C为蓄电池容量,单位为Ah;P为科华UPS的额定功率,单位为VA;PF为科华UPS的功率因数;V为蓄电池组的直流端电压,为单节蓄电池额定电压与蓄电池节数的乘积;η为逆变器的效率,为0.86;C1为蓄电池的放电速率,该值可以根据科华UPS所需后备时间t的长短在蓄电池的放电曲线图上查得,例如当t=1h,C1=0.55;t=2h,C1=0.35;t=4h,C1=0.20;t=8h,C1=0.11。


按输入输出方式分类

根据输入输出方式,可分为单相输入/单相输出科华UPS、三相输入/单相输出科华UPS和三相输入/三相输出科华UPS。小功率科华UPS都采用单相输入/单相输出方式,而中、大功率科华UPS多采用三相输入/单相输出和三相输入/三相输出方式。对于用户来说,采用三相供电时,市电配电和负载配电比较容易,每一相都承载1/3的负载电流。

按输出波形分类

按输出波形,可分为输出波形为正弦波的科华UPS和输出波形为方波的科华UPS。方波输出的科华UPS带负载能力差(负载量仅为额定负载的40%~60%),不适合带感性负载,因为感性负载会使方波产生瞬态尖波,从而影响科华UPS和负载。如所带的负载过大,方波输出电压中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大,严重时会损坏负载的滤波电容。正弦波输出的科华UPS的输出电压波形畸变度与负载量之间的关系没有方波输出科华UPS那样明显,带负载能力相对较强,并能带一定容量的电感性负载。

按输出容量分类
科华KR2000-J高频UPS不间断电源2KVA1800W塔式内置电池控制柜用
按输出容量,可分为微型科华UPS(输出功率小于或等于1kVA)、小型科华UPS(输出功率大于1kVA而小于或等于5kVA)、中型科华UPS(输出功率大于5kVA而小于或等于30kVA)以及大型科华UPS(输出功率大于30kVA而小于或等于100kVA)。

高频机与工频机比较

(1)高频机与工频机的特点科华UPS按设计电路工作频率分为工频机和高频机,工频机和高频机的结构特点如下:

①工频机:工频机是以传统的模拟电路原理来设计,科华UPS内部电气器件(如变压器、电感、电容器等)都较大,一般在带载较大运行时存在较小噪声,但在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强,可靠性及稳定性均比高频机高。
②高频机:利用高频开关技术,逆变器的逆变频率一般在20kHz以上。但在恶劣的电网及环境条件下耐受能力差,较适用于电网比较稳定及灰尘较少、温/湿度合适的环境。

科华UPS发展的方向是高频化、小型化、智能化和绿色化,因为小型化可以节省投资、提率、节约空间等。小型化的前提是高频化,只有高频化才可实现小型化。小型化的个目标就是取消输入/输出隔离变压器。以前由于技术、器件和材料的原因,给科华UPS加入了输入/输出隔离变压器,使得产品笨重、性能差、耗能大和价格贵。后来由于新器件的问世,在1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器,近几年又由于技术的进一步发展和成熟,推出了半桥逆变器变换方案,又成功地取消了输出隔离变压器,使科华UPS的性能又有了很大程度的提高,这就是人们所说的高频机,它进一步使科华UPS缩小了体积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。

(2)高频机与工频机比较

就高频机与工频机比较而言:高频机尺寸小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪声低,适合于办公场所,性价比高(同等功率下,价格低),对空间、环境影响小,相对而言,高频科华UPS易受负载启动引起的冲击(SPIKE)和暂态响应(TRANSIENT)影响。由于工频机的变压器把市电与负载隔离,对市电恶劣的环境下,工频机比高频机能提供更安全和可靠的保护。在某些场合,如要求科华UPS有隔离的应用,工频机是较好的选择。两者的选择要根据用户的不同、安装环境、负载情况等条件权衡考虑。

高频机不带隔离变压器,其输出零线存在高频电流,主要来自市电电网的谐波干扰、科华UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等,其干扰电压不仅数值高而且难以。而工频机的输出地电压低,而且不存在高频分量,对于计算机网络的通信安全来讲,更加重要。高频机的输出没有变压器隔离,如果逆变功率器件发生短路,则直流母线(DCBUS)上的高直流电压直接加到负载上,这是安全隐患,而工频机则不存在此问题。

从以上的比对中可以清晰地看出工频机在很多的方面优于高频机,对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为。工频机的特点是简单,存在的问题是:
①输入输出变压器尺寸大。
②用于高次谐波的输出滤波器尺寸大。
③变压器和电感产生音频噪声。
④对负载和市电变化的动态响应性能较差。
⑤效率低。
⑥输入无功率因数校正,对电网污染较严重。
⑦成本高,特别对于小容量机型,无法与高频机相比。
目前,知名科华UPS厂商在技术选型和将来发展趋势上都是以高频为主力方向,30kVA及以下的科华UPS都以高频机为主,这与高频机负载动态响应速度快,能量密度高,体积小,噪声小,价格低(特别是小机)有很大关系,特别是高频机可以做到输入有源功率因数校正,真正代表将来绿色电源的发展趋势。
科华KR2000-J高频UPS不间断电源2KVA1800W塔式内置电池控制柜用
(3)电路结构

工频机与高频机的概念主要是对整流部分而言,工频机是可控整流,传统技术好可做到12相整流;而高频机的整流是二极管不控整流+IGBT的高频直流升压环节。对逆变器而言都是IGBT的SPWM高频逆变工作方式(除早期的可控硅逆变工作模式科华UPS,目前已经淘汰)。另外,工频机的输出变压器必不可少,由于其整流逆变等环节均为降压环节,因此在输出侧必须有升压变压器作为电压的调整。而高频机由于具有DC/DC升压环节,其输出侧不必要加升压环节(升压变压器),对于需要加装隔离变压器的现场,高频机也可按照要求加装隔离变压器选件,其作用也由原来的必要配置转变为可选配置。科华UPS的电气结构之所以发生了更新变化,主要是由于元器件的发展,IGBT作为科华UPS的主要功率元件技术更加成熟,无论从容量、结构、或是可靠性都大大地提高了,加之科华UPS数字化程度不断深入促成了新一代大中型科华UPS的主流结构由原来的工频机转向高频机(正如当年晶闸管逆变器被大功率晶体管GTR取代,之后又被IGBT逆变器取代一样)。科华UPS电气结构的更新直接的效果就是科华UPS主机体积的缩小,重量的下降,而更重要的是电气性能的提高。

早期大中型科华UPS主回路结构采用可控硅整流将输入的交流电整为直流,蓄电池直接配置在直流母线上,当输入市电正常时,靠整流晶闸管的调节对蓄电池充电,同时为GTR或IGBT结构的桥式逆变器供电,逆变器将直流逆变为交流,后经过输出变压器的升压及滤波,提供纯正的交流输出。从其结构中可以看出,从整流(从交流变为直流)到逆变(在从直流变为交流)的过程中,每个环节都是降压环节,在此种结构的科华UPS中,必须在输出侧加入升压变压器,将逆变输出的较低的稳定的交流电压升为负载所需的220/380V电压。

目前较为先进的科华UPS主回路结构采用不控整流加升压环节,将交流输入通过整流桥全波整流为直流后,采用IGBT元件组成的DC/DC电路升压到一个较高的恒定直流电压,并将其作为直流母线,为蓄电池充电及为逆变器提供电能。由于直流母线电压足够高,经过IGBT高频逆变调整后,可直接得到负载所需的稳定的交流电压,完全可以省掉输出升压变压器。

在上述的两种科华UPS结构中,后者在所有功率环节均采用了IGBT技术,因此此种结构的科华UPS由于数字技术的引入,大大提高了IGBT元件的开关频率,与前者相比,在以下方面具有显著的优势:

①可控硅整流的大缺点就是对电网的干扰问题,由于输入斩波产生的回馈污染,通常只能采用附加的输入功率因数补偿环节,如有源滤波器等。不但增加了科华UPS的成本,同时效果也不理想,无形中又增加了一个故障点。而新型的全IGBT整流可轻易地将功率因数提高到接近1,从根本上解决了对电网干扰的问题。
②由于从前的科华UPS采用GTR作为逆变输出功率元件,因此其开关特性较差,即使采用了IGBT元件,由于控制上没有相应的改善,其开关频率也较低,因此输出波形不很平滑,或需要变压器等大电感元件平波。而目前基于数字化控制的科华UPS,逆变输出的开关频率非常高,因此输出波形平滑,无须较大的电感元件,更可省掉变压器。
③在充电环节上,全IGBT技术的科华UPS具有更明显的优势。早期科华UPS采用蓄电池直接配置直流母线的方法,蓄电池的充电电压只能通过晶闸管整流控制,只能做到恒压限流的传统充电方式,而且充电参数几乎不可改变。实际上,科华UPS蓄电池的配置是灵活多样的,对不同容量的蓄电池采取同样的充电参数显然会对蓄电池的使用寿命不利。而采用全IGBT技术的科华UPS,在直流母线上引出的直流电经过IGBT斩波控制,可实现对蓄电池的精确充电,并可通过数字化控制细化参数设置,做到为每种配置的蓄电池适合的充电方案,达到延长寿命的目的。
④变压器在全IGBT技术的科华UPS中,作为可选配置器件。其功能也主要是适应现场特殊电力状况,例如为三相角形输入时,采用输入角/星变压器可使应用于科华UPS在三相角形输入;再如现场要求科华UPS必须为单相输出,且功率数较高时(一般容量大于20kVA时,科华UPS很少有单相输出的标准形式,都采用三相输出形式),可采用三相输入/单相输出的变压器,提供供电形式转换,满足用电要求。还有一些用电场合要求输入与输出的全隔离,可在科华UPS输出侧配置隔离变压器,可有效抑制共模噪声。但需要注意的是,采用可控整流的科华UPS虽然标准配置有变压器,但其隔离效果不一定完善,主要是隔离变压器的位置应加在科华UPS旁路输出与逆变输出的公共输出侧才可完全做到输入与输出的电气隔离,而可控硅整流科华UPS的输出升压变压器只是提升逆变输出的电压,而对旁路输出不起作用(除非具有双隔离变压器将逆变输出与旁路输入同科华UPS输出隔离开来)。