APC SURT2000XLICH 在线式应急不间断电源

一、逆变器**运行模式(双变换)  工频机高频机从电气变换技术角度来看,都是采用的双变换在线式技术,即能量经过整流器逆变器两次能量变换后,由逆变器提供电压精度为1%、谐波含量小于5%的正弦波交流电给负载供电。这种运行模式也可以称为:逆变器**运行模式(双变换)。  逆变器**模式的优势是输出电压精度高达1%。劣势是由于能量的两次全转换,在正常15%～60%负荷下,UPS整机效率较低仅88%～95%。同时电流每秒钟都流经整流器逆变器的功率器件,元器件疲劳老化严重,寿命降低,导致UPS可用性降低。而可用性才是用户对UPS的 重要需求。  逆变器**模式(双变换)本身就是一种低可用性的运行模式。这是这么多年以来才痛苦认识到的一个事实。有没有新的思路?小功率的后备式UPS和在线互动式UPS正常情况下是旁路市电输出供电,不是也保护了IT负荷吗?  仔细研究我们会发现两点:  1、IT负荷其实对交流电的要求不高,允许电压-20%/+10%,频率40～70Hz,允许中断时间10～20ms。逆变器**模式较为骄傲的1%输出精度其实没有意义。  2、今天市电电网的可用性得到了很大提高,城市10kV电网可用性达到99.94%。这两个因素促使我们认识到三相*功率APC UPS其实也可以和小功率APC UPS一样选择旁路**运行模式。事实上早在2010年,各厂家三相APC UPS就允许用户选择工作在旁路**模式,即ECO模式(经济模式)。  

二、旁路**运行模式(ECO模式)  在正常情况下,APC UPS**运行在静态旁路,由市电直接给负载供电。当旁路电压**出设定窗口范围时,会切换到逆变器输出模式。该模式的优势是效率高达99%。劣势是由于市电直供,会产生双向*,输入功率因数输入谐波电流指标较差。更重要的是,当旁路故障需要切换回逆变器模式时,会出现4～20ms的切换时间,某些情况下会造成负载运行中断,较大地降低了UPS的可用性。  在这种情况下,能否找到一种运行模式,既有高可用性,还能提高运行效率,同时性能指标参数也能满足负载要求,就成为各厂家研发的重要目标。 

三、  旁路**运行模式(E变换模式)  正常情况下,逆变器与旁路市电并联工作,相当于有源滤波器,逆变器提供谐波电流和无功功率,旁路市电回路提供基波电流和有功功率。输出电压由旁路决定。这种模式的优势是整流器和逆变器的功率器件流过的电流较小,元器件疲劳老化轻微,寿命延长,APC UPS可用性提高。由于逆变器一直在并联运行,当旁路市电**出窗口范围时,系统会0ms切换回逆变器工作,不存在切换失败切换时间长的问题。该种模式效率高达98.8%,仅次于ECO模式。另外,由于可控制旁路回路只提供基波电流和有功功率,因此输入功率因数0.99,输入谐波电流<5%。 目前主流*品牌厂家在三相大功率UPS系列上均与E变换技术类似的运行模式,供用户选择使用。 多电平逆变器技术 工频机采用变压器交流升压技术。工频机一般配置32只12V电池,浮充状态下直流母线电压432V,较低,只能逆变出160V交流电,只好在逆变器后端采用升压工频变压器,输出220/380V交流电。逆变器功率器件的承压为432V,较低,选用800V耐压值的IGBT即可满足要求。 高频机采用DC/DC直流升压技术。高频机一般配置40～64只电池,为取消变压器,保证逆变器可以直接逆变出220V/380V交流电,高频机在整流器后增加了一个IGBT的DC/DC升压环节,使得两电平逆变器前端的直流母线电压达到800V,这样逆变器功率器件的承压为800V,需要选用1500V耐压值的IGBT才能满足要求。 通过研究场效应管和IGBT等功率器件的失效率曲线,发现1500V耐压值的功率器件其失效率数倍于800V耐压值的功率器件。这样,研发人员意到降低功率器件的承压从而选择低耐压值的功率器件理论上可以提高逆变器的可用性。用户体验实践也证明工频机逆变器比两电平高频机的逆变器可用性高。为改善高频机的可用性,业内研发了三电平四电平逆变器。 新型物理架构的大功率并机系统 大型及**大型数据中心及半导体行业的用户,经常会搭建功率为1500kW及以上的APC UPS系统,这就需要采用多台APC UPS并联的系统架构。并机电气架构大家都知道有两种,多台UPS直接并机,和公用静态旁路的多台APC UPS并机。