隨著自動化、信息化的不斷發展,各行業對電力需求越來越旺盛,對電力保護要求越來越高,UPS作為保障供電穩定性和連續性的重要設備,已廣泛應用到各個領域。UPS從誕生發展到現在,市場上有著各種各樣的機型,其中工頻機、高頻機、模塊化機型是目前UPS市場上最常見的三種機型,以下從基本原理及應用特點介紹這3種機型,進行各項指標對比,以供用戶選型參考。
在說工頻機高頻機之前,先明確下高頻機、工頻機的定義。國外沒有高頻機和工頻機的說法,它們的定義是變壓器型和無變壓器型UPS,國內以整流器的調制頻率來區分,整流器的調制頻率為工頻(50Hz)調制的,定義為工頻機,整流器采用高頻(上千Hz)調制的,定義為高頻機。
另外UPS從外形結構上來區分的話,分別有機架式、模塊化和塔式機型。這個相對比較好理解,便于安裝在標準服務器或網絡機柜里面結構的UPS稱為機架式UPS,功率單元、旁路切換單元采用模塊化結構組成的機型稱為模塊化UPS,整流逆變均是按規定功率設計的整體機型稱為塔式機型。通常所說的高頻機和工頻機指塔式機型,機架式UPS只是把小功率(小于20kVA)的塔式機型的物理結構調整以適合機架安裝。
工頻機
常見工頻機有2種機型,6脈沖工頻整流和12脈沖工頻整流機型,原理圖如下:
12脈沖整流工頻機是在6脈沖的基礎上再增加1個6脈沖整流器和一個移相變壓器,這樣能夠帶來更優的整流參數指標,與比6脈沖整流相比,12脈沖整流在輸入功率因數和諧波電流THDi參數指標上有明顯優勢,其指標對比如下:

高頻機
根據整流器調制頻率定義的UPS機型,3種的高頻機的原理圖如下:
模塊化UPS是把高頻UPS的功率部分單獨做成一個個功率模塊,然后每個模塊并聯輸出,另外旁路切換模塊和控制單元也做成模塊單元,這樣整臺UPS就是一個個模塊疊加而成。模塊化UPS最大的特點是,功率部分很容易實現冗余功能,只要UPS帶載功率富余量大于單個模塊功率,UPS功率部分即可實現“N+1”冗余,從而提高UPS供電的可靠性。模塊化UPS還有個好處就是可用性高,當某個模塊故障時,直接更換模塊,維修時間非常短,維修非常方便。另外,模塊化UPS還經常提到“邊成長邊投資”的模式,即用戶可以在初始建設時購買較少的功率模塊,在業務增長用戶設備增加后再購買功率模塊進行UPS擴容。模塊化UPS的原理結構圖如下:

在高頻機出現不久后,模塊化UPS就應運而生,模塊化UPS從理論上來說也是高頻機的一種,只是其結構與普通高頻塔式機型差別較大。模塊化UPS對并聯控制技術要求比較高,早期的模塊化UPS故障率偏高,每次維修更換模塊成本不低,因此選擇模塊化UPS的用戶很少,不是市場的主流。但隨著并聯控制技術逐漸成熟,模塊化UPS可靠性逐漸提高,而其高效率和高可用性的特點逐漸被市場認可,尤其是華為攜模塊化UPS重現UPS市場,迅速帶動模塊化UPS
高速發展,其市場占有率直線上升,特別是在IDC信息機房、金融等領域,已和高頻塔式機不分上下。
三種機型的比較把三種機工頻機、高頻機、模塊化UPS三種機型各有各的特點,從成熟度高、可擴展性、冗余性、整機效率、輸入諧波、PF指標、占地面積、快速維修等多方面進行比較:

把三種機型比較列表轉換成雷達圖,如下:

工頻機、高頻機、模塊化機型是目前UPS市場上最常見的三種機型,其各有各的特點,滿足不同類型的客戶。不同類型的用戶,有其自身的應用環境特點及其負載特性,作為廠家需要站在客戶應用的角度來選擇適合用戶的機型,而不是單純從技術層面看哪種機型技術最先進。UPS解決的是用電可靠性,最先進的不一定最合適。作為使用者,應該從自身的角度,來選擇最優的方案,從而確定適合自己的UPS機型。