无变压器不间断电源UPS性能优势和技术解析

无变压器不间断电源UPS性能优势和技术解析。在过去的五到七年里，无变压器UPS一直统治者小型三相市场。相比于上一代有变压器的UPS来说，无变压器的UPS体积更小、更轻，而且成本也更低。20世纪几十年代，无变压器的设计开始出现在小型UPS上，2000年逐渐成为了主流设计。尽管无变压器UPS的电路技术已经很成熟，但能否形成工业化产品，与性能有直接的关系。本文介绍无变压器不间断电源UPS的性能优势和技术解析。

　　无变压器不间断电源UPS性能优势

更大的调节灵活性增强了对电网更宽范围输入电压的适应性。不同功能电路彼此更为独立和隔离，从而提高了电磁兼容性(EMI)级别，另外，无输出变压器有效地减少了绕组感抗，进一步改善了输出性能。

(1)高输入功率因数低输入电流失真度

为了完成系统升压功能，PFC整流环节成为“高频机”的重要组成部分和必要条件，但它同时又把UPS输入功率因数提高到理想的数值：0.99，把输入电流总谐波失真度THDI降低到5%以下，所以说输入功率因数高、电流失真度低是“高频机”的主要优点之一，这不仅消除了UPS对电网的谐波污染，它还可明显地降低前端设备和线缆的容量。

(2)工作效率高

无变压器UPS的整机效率之所以比带变压器不间断电源UPS的效率高一些，主要来自两个方面，一是去掉了变压器的损耗，大功率变压器的损耗通常在2%左右；二是系统直流母线电压的提高减少电路工作损耗0.5%左右，如果排除电路设计和生产水平差异因素，电路结构的变化可使整机工作效率提高2.5%左右。

(3)重量和体积

数据中心基础设施是一项费用昂贵的固定资产投资，机房内设备对承重的要求和占用空间越来越受到人们的重视。同时，重量轻体积小的设备还可以减少对运输和安装难度的要求，当然在这方面费用的降低也是可观的。

无变压器不间断电源UPS技术解析

最初的UPS输出逆变器都是带有输出变压器的。应该说，采用输出变压器是UPS逆变器输出电路形式所决定的，而变压器的存在却是弊大于利。逆变器电路技术演变过程的一个显著的表现形式是：是否必须用变压器，如何配置变压器，是否可能去掉变压器。

UPS包括一个由降压式自耦变压器绕组供电的二极管全波整流器和一个与整流器相并联的、由自耦变压器的辅助二次侧绕组供电的可控硅电池充电器。当电网停电时静态开关可将电池组连接到直流母线上供电。

逆变器由4个三相逆变器以全波方式运行，每一个三相逆变器都与变压器的一次侧绕组相连接(三角形连接)，再把这些二次侧绕组开放式变压器的二次侧以一定方式进行连接，以获得合成的输出电压。这4个变压器被分为两组，每一组都包含一个星形和一个Z形(曲折星形)的二次侧绕组，这两个二次侧绕组之间具有30°相位差。这一特殊的连接可消除n=6k±1(k为奇数)次的电压谐波，这等效于12脉冲整流器中的两个移相式绕组在变压器一次侧中可抵消5、7次谐波。对于在变压器一次侧绕组中每相可能出现的3次和3n次电流谐波，由一次侧绕组的三角形接线方式来抵消。因此，输出端首先需要滤除的谐波为第11次谐波。

无变压器UPS的输出能力和可靠性指标与传统带输出变压器UPS一样，都达到了很高的水平。可靠性已再不是无输出变压器UPS设备的关键问题。有时，有变压器UPS和无变压器UPS之间的争论就像一个政治或信仰问题。不过，无变压器UPS最终总会占据越来越大的市场，除非它被证明是一个失败的产品。