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(dá)到雙向保護(hù)的目的，既保護(hù)負(fù)載，也保護(hù)電網(wǎng)。
不間斷電源具備兩大基本作用，第一是平時(shí)向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源，達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻，抑制浪涌、尖峰、電噪音，補(bǔ)償電壓下陷、長(zhǎng)期低壓等電源干擾；其次是斷電時(shí)不中斷供電，利用電池的儲(chǔ)能將直流逆變?yōu)榻涣鳎蜇?fù)載提供高質(zhì)量的電源繼續(xù)支持負(fù)載。
傳統(tǒng)UPS在投運(yùn)時(shí)，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(shí)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。
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(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致該線路供電系統(tǒng)的震蕩或者其他設(shè)備工作異常。
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(hù)裝置的誤動(dòng)作，使電機(jī)會(huì)產(chǎn)生附加力矩和附加損耗，影響儀器、儀表的計(jì)量準(zhǔn)確度，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾現(xiàn)象等。
UPS自身也是干擾源
UPS本身成了一個(gè)大的電磁發(fā)射源，在為所保護(hù)的負(fù)載提供純凈電源的同時(shí)，自身又會(huì)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(gè)重要問題，用戶對(duì)無污染綠色UPS的呼聲越來越高。
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(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。
國際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如IEC555、IEC917、IECl000等。從1996年起，歐洲聯(lián)盟IEC國際電工委員會(huì)對(duì)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(duì)環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。”
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。
UPS既是一個(gè)受電設(shè)備，電網(wǎng)向它提供有功、無功功率，同時(shí)電網(wǎng)中的浪涌、尖波毛刺等諧波也會(huì)傳輸進(jìn)來，另外還有輻射、感應(yīng)偶合進(jìn)來的電磁干擾信號(hào)；UPS又是一個(gè)干擾源，它除了向負(fù)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(duì)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(gè)電網(wǎng)上的電氣設(shè)備，它變成干擾源。
另外，這些高次諧波還以電磁場(chǎng)方式，向內(nèi)部和外部空間產(chǎn)生射頻干擾，會(huì)影響計(jì)算機(jī)、電子儀器儀表，通信和無線電設(shè)備正常工作。
為使UPS成為一個(gè)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。
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(fèi)用，同時(shí)其效果并不理想，還增加了一個(gè)故障點(diǎn)。
IGBT技術(shù)開始被引入U(xiǎn)PS
隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展，很多計(jì)算機(jī)、電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)、新理念被引入到UPS。
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(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性及可靠性方面，都有了顯著的進(jìn)步，有些指標(biāo)甚至是質(zhì)的飛躍，對(duì)于大中型UPS來說更是如此。
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(dá)到正弦波式輸入電流的目的。增加整流器的脈沖數(shù)會(huì)減少高次諧波電流的次數(shù)以及數(shù)值。
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(fù)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(shí)現(xiàn)無輸入電流真正正弦波輸入。
目前對(duì)于大功率三相整流電路進(jìn)行功率因數(shù)校正通常只能做到無源功率因數(shù)補(bǔ)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(jià)格昂貴，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，并不經(jīng)濟(jì)。
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(duì)于電網(wǎng)表現(xiàn)為近似純阻性負(fù)載。如表所示，IGBT整流技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。
僅以發(fā)電機(jī)兼容性舉例：80KVA的6脈沖UPS需要配置200KVA的柴油發(fā)電機(jī)組的功率容量；80KVA的12脈沖UPS需要配置120KVA的柴油發(fā)電機(jī)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(jī)組的功率容量。
簡(jiǎn)而言之，使用IGBT整流技術(shù)的UPS重量輕，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有更高的穩(wěn)定性。與采用其他電路拓?fù)浣Y(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(fù)載，功效與負(fù)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(xiǎn)，總體可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
使用IGBT整流技術(shù)的UPS保護(hù)是雙向的，既保護(hù)負(fù)載，也保護(hù)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(huì)污染電網(wǎng)，計(jì)算機(jī)負(fù)載也是非線性用電方式的設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)諧波污染和無功功率。
使用IGBT整流技術(shù)的UPS除了可以降低自身對(duì)電網(wǎng)的污染外，還可以消除所帶負(fù)載對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，并校正功率因數(shù)。
采用IGBT整流技技術(shù)，還能實(shí)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(fù)載組是低諧波的近似阻性負(fù)載這樣一個(gè)理想的目標(biāo)。
目前，采用IGBT整流技術(shù)的UPS已有產(chǎn)品進(jìn)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(shí)的情景很類似。
不過，采用IGBT整流技術(shù)的UPS也存在價(jià)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(shí)現(xiàn)，逐步向大功率過渡的特點(diǎn)。（作者：中國計(jì)算機(jī)用戶協(xié)會(huì)UPS分會(huì)專家組 王力堅(jiān)）
不間斷電源具備兩大基本作用，第一是平時(shí)向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源，達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻，抑制浪涌、尖峰、電噪音，補(bǔ)償電壓下陷、長(zhǎng)期低壓等電源干擾；其次是斷電時(shí)不中斷供電，利用電池的儲(chǔ)能將直流逆變?yōu)榻涣鳎蜇?fù)載提供高質(zhì)量的電源繼續(xù)支持負(fù)載。
傳統(tǒng)UPS在投運(yùn)時(shí)，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(shí)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。
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(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致該線路供電系統(tǒng)的震蕩或者其他設(shè)備工作異常。
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(hù)裝置的誤動(dòng)作，使電機(jī)會(huì)產(chǎn)生附加力矩和附加損耗，影響儀器、儀表的計(jì)量準(zhǔn)確度，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾現(xiàn)象等。
UPS自身也是干擾源
UPS本身成了一個(gè)大的電磁發(fā)射源，在為所保護(hù)的負(fù)載提供純凈電源的同時(shí)，自身又會(huì)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(gè)重要問題，用戶對(duì)無污染綠色UPS的呼聲越來越高。
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(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。
國際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如IEC555、IEC917、IECl000等。從1996年起，歐洲聯(lián)盟IEC國際電工委員會(huì)對(duì)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(duì)環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。”
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。
UPS既是一個(gè)受電設(shè)備，電網(wǎng)向它提供有功、無功功率，同時(shí)電網(wǎng)中的浪涌、尖波毛刺等諧波也會(huì)傳輸進(jìn)來，另外還有輻射、感應(yīng)偶合進(jìn)來的電磁干擾信號(hào)；UPS又是一個(gè)干擾源，它除了向負(fù)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(duì)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(gè)電網(wǎng)上的電氣設(shè)備，它變成干擾源。
另外，這些高次諧波還以電磁場(chǎng)方式，向內(nèi)部和外部空間產(chǎn)生射頻干擾，會(huì)影響計(jì)算機(jī)、電子儀器儀表，通信和無線電設(shè)備正常工作。
為使UPS成為一個(gè)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。
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(fèi)用，同時(shí)其效果并不理想，還增加了一個(gè)故障點(diǎn)。
IGBT技術(shù)開始被引入U(xiǎn)PS
隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展，很多計(jì)算機(jī)、電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)、新理念被引入到UPS。
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(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性及可靠性方面，都有了顯著的進(jìn)步，有些指標(biāo)甚至是質(zhì)的飛躍，對(duì)于大中型UPS來說更是如此。
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(dá)到正弦波式輸入電流的目的。增加整流器的脈沖數(shù)會(huì)減少高次諧波電流的次數(shù)以及數(shù)值。
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(fù)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(shí)現(xiàn)無輸入電流真正正弦波輸入。
目前對(duì)于大功率三相整流電路進(jìn)行功率因數(shù)校正通常只能做到無源功率因數(shù)補(bǔ)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(jià)格昂貴，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，并不經(jīng)濟(jì)。
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(duì)于電網(wǎng)表現(xiàn)為近似純阻性負(fù)載。如表所示，IGBT整流技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。
僅以發(fā)電機(jī)兼容性舉例：80KVA的6脈沖UPS需要配置200KVA的柴油發(fā)電機(jī)組的功率容量；80KVA的12脈沖UPS需要配置120KVA的柴油發(fā)電機(jī)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(jī)組的功率容量。
簡(jiǎn)而言之，使用IGBT整流技術(shù)的UPS重量輕，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有更高的穩(wěn)定性。與采用其他電路拓?fù)浣Y(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(fù)載，功效與負(fù)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(xiǎn)，總體可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
使用IGBT整流技術(shù)的UPS保護(hù)是雙向的，既保護(hù)負(fù)載，也保護(hù)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(huì)污染電網(wǎng)，計(jì)算機(jī)負(fù)載也是非線性用電方式的設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)諧波污染和無功功率。
使用IGBT整流技術(shù)的UPS除了可以降低自身對(duì)電網(wǎng)的污染外，還可以消除所帶負(fù)載對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，并校正功率因數(shù)。
采用IGBT整流技技術(shù)，還能實(shí)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(fù)載組是低諧波的近似阻性負(fù)載這樣一個(gè)理想的目標(biāo)。
目前，采用IGBT整流技術(shù)的UPS已有產(chǎn)品進(jìn)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(shí)的情景很類似。
不過，采用IGBT整流技術(shù)的UPS也存在價(jià)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(shí)現(xiàn)，逐步向大功率過渡的特點(diǎn)。（作者：中國計(jì)算機(jī)用戶協(xié)會(huì)UPS分會(huì)專家組 王力堅(jiān)）
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本文鏈接：引入IGBT技術(shù)制造綠色UPS
http:m.mangadaku.com/news/2006-9/200692010113.html
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文章標(biāo)簽： IGBT
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