工频UPS和高频UPS原理

工频UPS和高频UPS的区别1、工频UPS逆变输出带隔离变压器，而高频UPS不带有隔离变压器;这样就使的工频UPS输出抗冲击能力强，对高频波完全隔离掉了。

因此工频UPS对负载的高频干扰完全消除，而高频UPS的输出是经电感和电容滤波后直接输出不带有隔离变压器，这样UPS的输出波形就可能含有高频谐波，就即使高频UPS输出加有射频滤波板，也只能是对某个波段的高频波滤掉，而不能把其它高频波滤掉，因此高频UPS对负载的高频干扰是有一定影响的，因此我们建议设备为防止高频干扰所使用的UPS 应为工频机适宜。

2、高频UPS的输出波形里面含有一定的直流分量的，如负载带有输入隔离变压器，则会引起隔离变压器发热，引起负载机内温度升高，从而加速了设备的老化。

更值得注意的是假如高频UPS里面的控制UPS直流输出分量的控制电路发生故障，则高频UPS的输出直流分量过高，则会把负载的隔离变压器烧掉，从而引发设备故障，而选用工频UPS则无此类事件发生。

3、从整体故障率而言高频UPS比工频UPS要高，并且高频UPS的辐射干扰比工频UPS的辐射干扰要强的多。

1、高频机与工频机的定义1-1、高频机：利用高频开关技术，以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS，俗称高频机，高频机体积小、效率高。

1-2、工频机：采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机，主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。

2、高频机与工频机的区别2-1、高频机不带隔离变压器，其输出零线存在高频电流，主要来自市电电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等，其干扰电压不仅数值高而且难以消除。

而工频机的输出零地电压更低，而且不存在高频分量，对于计算机网络的通信安全来讲，更加重要。

2-2、高频机输出没有变压器隔离，如果逆变功率器件发生短路，则直流母线（DC BUS）上的高直流电压直接加到负载上，这是安全隐患，而工频机则不存在此问题。

UPS工频机和高频机的区别1.在结构上工频机设有内置逆变器输出隔离变压器,UPS输出与负载是隔离的.高频机没有此变压器,逆变器模块直接与负载连接.1.1逆变器部分的区别:工频机的逆变器采用的是全桥式结构(四个逆变器),逆变器工作时,其中一组桥臂的驱动频率是50HZ(即工频),配有输出变压器.高频机的逆变器采用的是半桥式结构(两个逆变器),逆变器工作时,逆变器都是由PWM高频信号驱动,一般不配输出变压器,而是用电感线圈代替.相比较而言,工频机抗干扰能力强,过载容量大.1.2整流器部分的区别:工频机整流部分采用传统的晶闸管或二极管桥式整流,直流总线电压为310V左右,在整流部分前加入输入变压器或者大容量的电感线圈滤波.高频机整流部分采用含PFC电路的升压整流电路,直流总线电压为+410V和410V.高频机采用PFC电路提高了输入功率因数,降低了输入干扰,但控制电路比工频机复杂,可靠性低.相反工频机为了降低输入干扰,采用了增加硬件的办法,可靠性高,但是成本也高,体积大.1.3 DC/DC(即电池到直流总线电路)部分的区别:工频机DC/DC采用一个晶闸管或二极管来控制电池正极与直流总线的通断;高频机DC/DC采用BOOST开关电源电路来使电池电压转换为+410V和410V的直流总线电压工频机线路简单,只有一个晶闸管和二极管的压降(相当于电池直接连接到直流总线),电池能耗少;相反高频机线路复杂,需要在电池和直流总线之间增加高频开关电路,电池能量损耗大.2.在性能上:2.1工频机有隔离直流功能:此变压器能有效将逆变器输出的直流分量与负载隔离,很好保护负载的安全,特别对于开关类以及感性类负载时很有必要的.而高频机没有:由于没有此变压器,当UPS逆变器中点电压发生飘移时,逆变器输出的直流分量直接送给负载,对于开关类及感性类负载造成短路烧毁负载及UPS的逆变器模块.特别当UPS IGBT故障击穿时其直流母线电压直接加在负载上是非常危险的.2.2工频机有抗冲击的能力:由于变压器属于磁—电储能器件.当负载发生阶跃突变时,动态响应性能好,即抗冲击能力强.而高频机抗冲击能力弱:没有储能器件缓冲,其输出特性较软,无法抗拒负载冲击.2.3工频机纯净输出正弦波:变压器属于感性器件,与输出滤波电容组成LC低通道滤波电路,净化了UPS输出.高频机由于逆变调制频率较高,UPS输出的谐波分量较大,易造成电缆及设备发热老化.2.4工频机有效抑制零地电压:由于变压器的隔离作用,能有效抑制零地电压,保证网络数据的安全.高频机:无有效一直零地电压的能力.2.5工频机为工业机型:工频机在设计上属于工业类机型,能适应较恶劣电源环境和使用环境.高频机从设计上讲是最求低成本,其可靠性较差,应在较好的环境中使用.2.6工频机的缺点:较高频机重,由于变压器使用有色金属制造,成本比高频机高.高频机优点:重量较轻,体积小.省去了变压器,降低了制造成本.总结:工频机控制电路简洁高效,可靠性高,单体积大,重量大,噪音偏高,价格高.高频机电路稍显复杂,可靠性比工频机低,单输入功率因数高(省电),题极小,重量轻,噪音小,价格便宜.。

UPS的工频机与高频机的区别一、概述UPS是计算机机房的主要组成部分之一，是整个数据系统的基础设施的基础。

多年来UPS和空调作为数据系统的左膀右臂起到了举足轻重的作用。

比如UPS 宕机可视整个系统瘫痪，而空调又何尝不是如此，某银行系统就是因为空调机故障，因机内温度上升而宕机达四小时之久，造成了巨大损失。

在现代数据中心的基础设施中又引进了机柜、布线和一些软性指标，不论哪一项出了纰漏都会导致系统故障。

当然，电源是最基本的，没有了电就一切“免谈”。

既然如此，作为系统运行基本保障的UPS就成了重中之重，而且这种电源设备的供电寿命比其他设备要长得多。

这就提出了一个问题，选择UPS要有前瞻的眼光，一定要注意它的先进性，否则设备刚装上不到两年就已从市场上销声匿迹了，由于存在着买不到备件的风险，这就为维修埋下了隐患，使UPS的高可用性失去了保障。

UPS发展的方向是高频化、小型化、智能化和绿色化。

因为小型化可以节省投资、提高效率、节约空间等。

小型化的前提是高频化，只有高频化才可实现小型化。

小型化的第一个目标就是取消输入/输出隔离变压器。

以前由于技术、器件和材料的原因，给UPS加入了输入/输出隔离变压器，使得产品笨重、性能差、耗能大和价格贵。

后来由于新器件的问世，在1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器，近几年又由于技术的进一步发展和成熟，推出了半桥逆变器变换方案，又成功地取消了输出隔离变压器，使UPS的性能又有了很大程度的提高，这就是人们所说的高频机，它进一步使UPS缩小了体积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。

所以国际上的知名公司大都放弃了带有输出隔离变压器UPS的生产，一律改为高频机。

目前市场上所谓的“工频机”UPS已到了考虑退路的时候了。

在国外已没有了所谓“工频机”这个概念，我国所以还保留了生产工频机的一片沃土，这完全依赖于某些用户对新事物的不敏感和对老产品的眷恋。

工频UPS与高频UPS的区别和优势1、工频UPS工作原理存在的优越性1.1 工频UPS采用数字信号处理技术确保测量数据快速、灵活，从而产生快速的控制变量，确保对充电器及逆变的实时控制。

1.2 工频UPS比高频UPS具有更强大的短路保护能力及更强大的过载能力。

1.3 由于中国市电环境的极不稳定和易受到一些外部情况的干扰，所以对短路保护能力及过载能力的要求也更高。

采用工频UPS将极大地提高负载设备的安全性与稳定性。

2、工频UPS硬件配置存在的优越性2.1 从技术上考虑，工频UPS比高频UPS多增加输出变压器(1) 工频UPS独有标配的输出变压器，使电流隔离免受输入干扰。

在计算机机房环境中，有些外部设备存在大的干扰输入，这些干扰容易造成电流波动，影响负载的安全。

因此，电流隔离对于这些领域尤为重要。

(2) 高频UPS为了降低产品成本则不含这些组件，相应的电流稳定性就不如工频UPS。

2.2 工频UPS设备零部件设计的优越性(1) 工频UPS的零部件可根据客户的规格和需要设计，每个零部件都能承受较高的额定功率且具有较长的寿命，旨在确保用户设备操作过程的安全与持久。

(2) 高频UPS在设计上旨在降低成本，所以其零部件仅符合最低的额定功率要求。

2.3 工频UPS设备寿命的优越性中大功率工频UPS单机系统的平均无故障时间为20万小时，并机系统将超过50万小时，而高频UPS的平均无故障时间均不超过5万小时。

(1) 根据工频UPS销售经验，许多单机系统都能正常工作15年以上的时间。

(2) 工频UPS的设计方向就是延长系统持续工作的寿命，以符合需要长寿命保障的一些应用领域。

所以，即便是工频UPS早期的投入较高频UPS大，但在15年以上的时间内都无需要更换设备，而且备品备件在停产后的后备储存期也相对的比高频UPS长很多。

(3) 高频UPS设计寿命仅为3～5年，5年后大部分设备就需要更换。

而且备品备件的储备也极其有限。

2.4 方便的前端维护工频UPS系统自行维护时间很长，而高频UPS系统自行维护时间较短。

工频UPS和高频UPS电源的区别目前UPS的发展方向是高频机型UPS替代工频机型UPS,因为首先高频机型UPS相比工频机型UPS来讲，不仅取消了笨重的变压器，在效率方面也是提高了近5%。

可是国内的现状就是还有些户对高频机不太信任，这一方面也是因为宣传的缘故。

造成了普遍用户对高频机的不信任。

虽然工频机型UPS使用的历史比较长，但由于它固有的缺点想真正提高机房节能是不太可能实现的，如图1所示。

技术总是在发展的，新技术代替旧技术是历史的发展规律。

然而，新旧之间的替代与转换一般并不是那么顺利，人类社会是这样，自然、科技领域也是如此。

现在的电子技术已进入数字化时代，这是不可逆转的技术发展规律，各行各业迟早都要集中到这一条路上来，但就某一个时期来说发展是不平衡的，这中间有很多因素的影响，比方各自的技术发展水平不同，人员对新技术的认识和承受能力不同等等。

具体到UPS领域又何尝不是如此。

一、工频机UPS和高频UPS的一般概念静止变换式工频机构造UPS技术出现在上个世纪70年代，毫无疑问在当时属尖端技术，几十年间也为电子电器技术领域作出了不朽的奉献，有口皆碑。

一般说任何技术的先进性是相对而言，任何先进的产品也有其一定的适用期。

随着IT技术的出现与发展，工频机UPS 组件暴露出它的缺点，比方体积大、重量大、功耗大和输入功率因数低等不利因素大大影响了数据中心的可靠性。

在历史发展中总是遵循这样一个规律：每当一种技术阻碍生产力发展时，就会有一种新的技术产生出来代替。

毫不例外，高频机UPS技术问世了。

为了区别以前的UPS,就起了一个高频机UPS的名字。

原来那种输入输出都工作在50Hz并且有输出变压器的老的电路构造就称作工频机UPS；而这种输入输出电路都工作在20kHz以上且没有的输出变压器的电路就称为高频机UPS。

二、高频UPS比工频机UPS有哪些优点1、输入功率因数高工频机UPS一般在200kVA以下的输入电路都采用了可控硅6脉冲整流，输入功率因数不超过0.8,谐波电流有30%之大。

UPS工频机与高频机的比较1、高频机与工频机的特点UPS按设计电路工作频率分为工频机和高频机，工频机和高频机的结构特点如下。

(1)工频机：以传统的模拟电路原理来设计，机器内部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都较大，一般在带载较大运行时存在较小噪声，但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强，可靠性及稳定性均比高频机强。

(2)高频机：利用高频开关技术，高频机逆变频率一般在20kHz 以上。

但高频机在恶劣的电网及环境条件下耐受能力差，较适用于电网比较稳定及灰尘较少、温/湿度合适的环境。

UPS发展的方向是高频化、小型化、智能化和绿色化。

因为小型化可以节省投资、提高效率、节约空间等。

小型化的前提是高频化，只有高频化才可实现小型化。

小型化的第一个目标就是取消输入/输出隔离变压器。

以前由于技术、器件和材料的原因，给UPS加入了输入/输出隔离变压器，使得产品笨重、性能差、耗能大而且价格贵。

后来由于新器件的问世，1980年由美国IPM公司首先推出的新方案成功地取消了输入隔离变压器，近几年由于技术的进一步发展和成熟，推出了半桥逆变器变换方案，又成功地取消了输出隔离变压器，使UPS的性能又有了很大程度的提高，这就是人们所说的高频机，它进一步使UPS缩小了体积、改善了性能、减轻了重量、提高了效率、降低了成本和提高了可靠性。

所以国际上的知名公司大都放弃了带有输出隔离变压器UPS的生产。

2、高频机与工频机比较高频机与工频机比较而言：尺寸小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪声低，适合于办公场所，性价比高(同等功率下价格低)，对空间、环境影响小，相对而言，高频UPS对复印机、激光打印机和电动机引起的冲击(SPIKE)和暂态响应(TRANSIENT)易受影响，由于工频机的变压器把市电与负载隔离，在市电恶劣的环境下，工频机比高频机能提供更安全和可靠的保护，在某些场合如医疗等，要求UPS有隔离装置，因此，对工业、医疗、交通等应用，工频机是较好的选择。

单击此处编辑母版标题样式第二级第三级UPS工频与高频区别第四级第五级厦门科华恒盛股份有限公司多年的运行实践表明：“高频机”型UPS的故障率总是高于“工频机”型UPS的故障率。

为此，我们有必要探讨其真正的原因何在？一、工频型UPS工作模式对于工频机型UPS而言，它采用的是可控硅整流器和IGBT逆变器+内置隔离变压器的设计方案，它通过可控硅型的整流滤波器将输入的380Vac交流电源变换成400Vdc的直流高压，并在此基础上，再经由IGBT逆变器+输出隔离变压器所组成的调控电路，向外输出220Vac逆变器电源，在这里，输入电源的N线是与UPS中的整流器和逆变器的控制电路处于完全的“电隔离”状态。

这就意味着：在这种工频机型UPS的运行中，产生于UPS内部的任何脉宽调制型的干扰均不会串入到UPS供电系统的N线上。

与此同时，可能来自于供电系统的N线上任何干扰也不会影响UPS的正常运行。

一、工频型UPS和高频型UPS工作模式图一，工频机与高频机器工作原理图1中显示的是“工频机”型UPS和“高频机”型UPS的控制框图。

要特别说明的是UPS近几十年的运行经验表明，不仅可控硅整流器本身的可靠性很高，而且带内置隔离变压器的工频型UPS，还显示出它具有抗高频干扰能力强、抗过载能力强、能有效降低零地电压、高可靠性的明显优势。

对于它的输入电谐波含量的THDI 值偏大的弱点，我们可以通过采用如图2a所示的12脉冲整流图1高频机与工频机“领地电压”的对比技术的方法予以克服，从而使UPS输入电流的谐波含量THDI<4%。

对于高频机型UPS而言，它采用的是升压型(boost)的脉宽调制IGBT整流器和IGBT逆变器设计方案。

在这里，通过IGBT整流器将输入380Vac电源变换成±400Vdc的直流高压(直流电压的绝对值=800Vdc)，并在此基础上，经IGBT逆变器向外输出220Vac的逆变器电源。

采用IGBT整流器设计方案所带来主要好处有：一、高频型UPS优点(1)改善了UPS的输入谐波特性：使得UPS的输入功率因数PF>0.99，输入电流的谐波含量的THDI<3%;(2)有利于降低成本：由于它可以直接利用从“倍压型”IGBT整流器所输出的±400Vdc直流高压电源来确保它的IGBT逆变器，能向外输出幅值为220Vac的交流电源，因此，可“省掉”逆变器的输出隔离变压器。

半导体工厂工UPS工频机与高频机原理分析一、工频机和高频机的定义和原理分析UPS通常分为工频机和高频机两种。

工频机由可控硅SCR整流器，IGBT逆变器，旁路和工频升压隔离变压器组成。

因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz，顾名思义叫工频UPS。

典型的工频UPS拓扑如下：图1：典型工频UPS拓扑主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。

通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。

由于SCR属于半控器件，控制系统只能够控制开通点，一旦SCR导通之后，即使门极驱动撤消，也无法关断，只有等到其电流为零之后才能自然关断，所以其开通和关断均是基于一个工频周期，不存在高频的开通和关断控制。

由于SCR整流器属于降压整流，所以直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低，要使输出相电压能够得到恒定的220V电压，就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

同时，由于增加了隔离变压器，系统输出零线可以通过变压器与逆变器隔离，显著减少了逆变高频谐波给输出零线带来的干扰。

同时，工频机的降压整流方式使电池直挂母线成为可能。

工频机典型母线电压通常为300V~500V之间，可直接挂接三十几节电池，不需要另外增加电池充电器。

按整流器晶阐管数量的不同，工频机通常分为6脉冲和12脉冲两种类型。

6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。

6脉冲整流拓扑如下：图典型6脉冲拓扑12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后再增加一组6脉冲整流器，使直流母线由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。

下图所示两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。

图典型12脉冲整流器示意图6脉冲和12脉冲的详细技术分析可参见《大功率UPS6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别》。

高频机通常由IGBT高频整流器，电池变换器，逆变器和旁路组成，IGBT可以通过控制加在其门极的驱动来控制IGBT的开通与关断，IGBT整流器开关频率通常在几K到几十KHz,甚至高达上百KHz，相对于50Hz工频,称之为高频UPS。

什么是UPS高频机/UPS工频机，其工作原理是什么随着UPS技术的不断发展，很多计算机、电力电子领域的新技术、新理念引入到UPS行业。

与IT行业的其他产品类似，现在的UPS与从前的产品相比较，无论在主要性能上、外观尺寸上、对现场环境的适应性及可靠性方面，都有了显著的进步，有些指标甚至是质的飞跃，对于大中型UPS来说更是如此。

目前比较流行的大中型UPS结构由原来的老式结构逐渐转向更为合理的新型结构,传统老式结构UPS的基本结构(工频机)如下,基本结构：可控硅整流+电池直接直流母线IGBT逆变器+升压变压器新型全IGBT UPS结构(高频机)如下，基本结构：不控整流+DC/DC倍压环节+独立充电器+逆变器从图中可以看出，工频机与高频机的概念主要是对整流部分而言，工频机是可控整流，传统技术最好可做到12拍整流；而高频机的整流是二极管不控整流+IGBT的高频直流升压环节。

对逆变器而言都是IGBT的SPWM高频逆变工作方式(除早期的可控硅逆变工作模式UPS，目前已经淘汰)。

另外，工频机的输出变压器必不可少，由于其整流逆变等环节均为降压环节，因此在输出侧必须有升压变压器作为电压的调整。

而高频机由于具有DC/DC升压环节，其输出侧不必要加升压环节(升压变压器)，对于需要加装隔离变压器的现场，高频机也可按照要求加装隔离变压器选件，其作用也由原来的必要配置转变为可选配置。

UPS的电气结构所以发生了更新变化，主要是由于元器件的发展，IGBT作为UPS的主要功率元件技术更加成熟，无论从容量、结构、或是可靠性都大大地提高了，加之UPS数字化程度地不断深入促成了新一代大中型UPS 的主流结构由原来的工频机转向高频机(正如当年可控硅逆变器被大功率晶体管GTR取代，之后又被IGBT逆变器取代一样)。

UPS电气结构的更新最直接的效果就是UPS主机体积的缩小，重量的下降，而更重要的是电气性能的提高。

下面具体分析两种结构UPS的电气原理及电气性能：早期大中型UPS主回路结构采用可控硅整流将输入的交流电整为直流，电池直接挂在直流母线上，当输入市电正常时，靠整流可控硅的调节对电池充电，同时为GTR或IGBT结构的桥式逆变器供电，逆变器将直流逆变为交流，最后经过输出变压器的升压及滤波，提供纯正的交流输出。