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IGBT整流技術(shù)是隨電力電子技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的整流技術(shù),采用IGBT技術(shù)的UPS,可以達到雙向保護的目的,既保護負載,也保護電網(wǎng)。 <BR><BR> 不間斷電源具備兩大基本作用,第一是平時向負載提供高質(zhì)量的電源,達到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻,抑制浪涌、尖峰、電噪音,補償電壓下陷、長期低壓等電源干擾;其次是斷電時不中斷供電,利用電池的儲能將直流逆變?yōu)榻涣鳎蜇撦d提供高質(zhì)量的電源繼續(xù)支持負載。 <BR><BR> 傳統(tǒng)UPS在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即“電力公害”。諧波電流不僅污染電網(wǎng),還可能污染系統(tǒng)本身。 <BR><BR> 再者,由于UPS的輸入功率因數(shù)低,輸入無功功率大,要求系統(tǒng)配電容量和系統(tǒng)中其他設(shè)備的功率容量都要增大50%;這使得電網(wǎng)的電壓波形受到干擾,電網(wǎng)配線的載荷能力下降,嚴重時可能導致該線路供電系統(tǒng)的震蕩或者其他設(shè)備工作異常。 <BR><BR> 高次諧波還消耗大量無功功率,增大線路的損耗,引起電子保護裝置的誤動作,使電機會產(chǎn)生附加力矩和附加損耗,影響儀器、儀表的計量準確度,對計算機網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾現(xiàn)象等。 <BR><BR><b>UPS自身也是干擾源 </b><BR><BR> UPS本身成了一個大的電磁發(fā)射源,在為所保護的負載提供純凈電源的同時,自身又會產(chǎn)生新的電磁干擾。如何有效消除這些電磁干擾已成為UPS技術(shù)發(fā)展的一個重要問題,用戶對無污染綠色UPS的呼聲越來越高。 <BR><BR> 電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。 <BR><BR> 國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。從1996年起,歐洲聯(lián)盟IEC國際電工委員會對電磁兼容做了如下定義:“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作,且不對環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。” <BR><BR> 從電磁兼容的定義可見:設(shè)備系統(tǒng)不僅應(yīng)具有抑制外部來的電磁干擾能力;而且其所產(chǎn)生的電磁干擾應(yīng)不得影響同一電磁環(huán)境中其它電子設(shè)備的正常工作。 <BR><BR> UPS既是一個受電設(shè)備,電網(wǎng)向它提供有功、無功功率,同時電網(wǎng)中的浪涌、尖波毛刺等諧波也會傳輸進來,另外還有輻射、感應(yīng)偶合進來的電磁干擾信號;UPS又是一個干擾源,它除了向負載提供穩(wěn)頻、穩(wěn)壓凈化電源外,由于UPS是電力電子變流裝置,整流部份對電網(wǎng)產(chǎn)生的高次諧波反向注入電網(wǎng),可造成電網(wǎng)壓畸變,影響同一個電網(wǎng)上的電氣設(shè)備,它變成干擾源。 <BR><BR> 另外,這些高次諧波還以電磁場方式,向內(nèi)部和外部空間產(chǎn)生射頻干擾,會影響計算機、電子儀器儀表,通信和無線電設(shè)備正常工作。 <BR><BR> 為使UPS成為一個綠色環(huán)保型電源,就必須抑制高次諧波并限制其電磁干擾。 <BR><BR> 專家們開始嘗試用增加濾波器的方式來改良UPS,但各種濾波器,不但增加了UPS的重量,購買UPS的費用,同時其效果并不理想,還增加了一個故障點。 <BR><BR><b>IGBT技術(shù)開始被引入UPS</b> <BR><BR> 隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展,很多計算機、電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)、新理念被引入到UPS。 <BR><BR> 與IT行業(yè)的其他產(chǎn)品類似,現(xiàn)在的UPS與從前的產(chǎn)品相比較,無論在主要性能上、外觀尺寸上、對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性及可靠性方面,都有了顯著的進步,有些指標甚至是質(zhì)的飛躍,對于大中型UPS來說更是如此。 <BR><BR> 使用IGBT整流技術(shù)的整流器利用高頻切換脈寬調(diào)制電流,達到正弦波式輸入電流的目的。增加整流器的脈沖數(shù)會減少高次諧波電流的次數(shù)以及數(shù)值。 <BR><BR> IGBT整流技術(shù)因此可將輸入諧波電流降至極低。IGBT整流技術(shù)還不受負載量的影響,克服了濾波器效率隨功率大小變化的問題,濾波器實現(xiàn)無輸入電流真正正弦波輸入。 <BR><BR> 目前對于大功率三相整流電路進行功率因數(shù)校正通常只能做到無源功率因數(shù)補償,6脈沖整流不加濾波器僅為0.65左右,12脈沖整流僅為0.8左右,而且濾波器體積大,重量高,價格昂貴,在現(xiàn)場應(yīng)用中,并不經(jīng)濟。 <BR><BR> 但是,應(yīng)用IGBT整流技術(shù)的UPS,其單一的輸入功率因數(shù)大于0.99,對于電網(wǎng)表現(xiàn)為近似純阻性負載。如表所示,IGBT整流技術(shù)的優(yōu)勢是很明顯的。 <BR><BR> 僅以發(fā)電機兼容性舉例:80KVA的6脈沖UPS需要配置200KVA的柴油發(fā)電機組的功率容量;80KVA的12脈沖UPS需要配置120KVA的柴油發(fā)電機組的功率容量;80KVA的IGBT高頻整流UPS,則只需要配置80KVA的柴油發(fā)電機組的功率容量。 <BR><BR> 簡而言之,使用IGBT整流技術(shù)的UPS重量輕,拓撲結(jié)構(gòu)簡單,具有更高的穩(wěn)定性。與采用其他電路拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理的UPS比較,具有電流諧波值小,可以適應(yīng)各種負載,功效與負載多寡無關(guān),組件少,體積小,所需的置放空間小,無共振及過容量危險,總體可靠性高等優(yōu)點。 <BR><BR> 使用IGBT整流技術(shù)的UPS保護是雙向的,既保護負載,也保護電網(wǎng)。各種用電設(shè)備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流都會污染電網(wǎng),計算機負載也是非線性用電方式的設(shè)備,也會產(chǎn)生電網(wǎng)諧波污染和無功功率。 <BR><BR> 使用IGBT整流技術(shù)的UPS除了可以降低自身對電網(wǎng)的污染外,還可以消除所帶負載對電網(wǎng)的諧波污染,并校正功率因數(shù)。 <BR><BR> 采用IGBT整流技技術(shù),還能實現(xiàn)讓用戶在UPS后端感到UPS提供是純凈的正弦波電力,讓電網(wǎng)在前端感到UPS及所帶的負載組是低諧波的近似阻性負載這樣一個理想的目標。 <BR><BR> 目前,采用IGBT整流技術(shù)的UPS已有產(chǎn)品進入中國,同早期UPS逆變器的PWM技術(shù)逐漸替代方波技術(shù)時的情景很類似。 <BR><BR> 不過,采用IGBT整流技術(shù)的UPS也存在價格高,大功率元件生產(chǎn)困難,成品率低等問題。該技術(shù)也有先在中小功率的UPS上實現(xiàn),逐步向大功率過渡的特點。(作者:中國計算機用戶協(xié)會UPS分會專家組 王力堅)