工频机和高频机对比

高频机和工频机的概述一、工频机UPS和高频机UPS的发展对于UPS的发展历史，最开始的UPS类型有旋转发电机式和静止变换式。

静止变换式工频机结构UPS技术出现在上个世纪70年代，比旋转发电机式晚一些，随着几十年间电力电子学的发展以及电力电子功率元器件的技术不断革新。

UPS 的无论从控制技术，成本控制，功率容量大小，拓扑技术等都有翻天覆地的变化。

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。

以UPS服务的IT服务器为例，随着IT新技术的涌现，包括目前主流IT厂商提到的服务器、存储虚拟化技术，云计算等，IT产品的新旧替换代表着技术发展的方向。

对于UPS行业，近年工频机UPS逐渐暴露出它的缺点，比如体积大、重量大、功耗大和输入功率因数低等不利因素大大影响了建设和改造数据中心的灵活性，可用性。

目前UPS发展的方向朝高频化、小型化、智能化和环保化。

因为小型化有节省投资、提高效率、节约空间等优点。

小型化的前提是高频化，只有高频化才可以实现小型化。

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，UPS配有输入/输出隔离变压器，如此导致产品笨重、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，推出了新的逆变器变换方案，又成功地取消了输出隔离变压器，使UPS的性能有了很大程度的提高，这就是人们所说的高频型UPS。

这种UPS的整流器工作采用IGBT整流，开关频率不再是市电工频50Hz，而是高频5kHz-20kHz，并且功率因数高达0.99以上，输入不需要增加滤波器。

高频机进一步使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。

所以国际上的多数UPS厂商放弃了带有输出隔离变压器UPS的生产，改为生产高频型UPS。

目前市场上所谓的工频整流型UPS已逐渐减少。

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.。

工频机与高频机的区别UPS按设计电路工作频率来分，可分为工频机和高频机。

工频机是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。

而高频机是以微处理器（CPU蕊片）作为处理控制中心，是将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处理器中，以软件程序的方式来控制UPS的运行。

因此，体积大大缩小，重量大大降低，制造成本低，售价相对低。

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。

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）、噪音低，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，对市电恶劣的环境下，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。

两者的选择要根据客户的不同、安装环境、负载情况等条件权衡考虑。

工频机的特点是简单，存在的问题是：1）输入输出变压器尺寸大；2）用于消除高次谐波的输出滤波器尺寸大；3）变压器和电感产生音频噪声；4）对负载和市电变化的动态响应性能较差。

5）效率低；6)输入无功率因数矫正，对电网污染较严重；7）成本高，特别对于小容量机型，无法与高频机相比。

工频机与高频机的可靠性比较：1，高频机不可靠是站不住脚的，世界知名UPS厂商在技术选型和将来发展趋势上都是以高频为绝对主力方向，30KVA及以下的机器都以高频机为主，这与高频机负载动态响应速度快，能量密度高，体积小，噪声小，价格低（特别是小机）有很大关系，特别是高频机可以作到输入有源功率因数矫正，真正代表将来绿色电源的发展趋势。

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。

工频UPS和高频UPS对比1 工频机和高频机的基本原理工频机由可控硅(SCR)整流器、IGBT逆变器、旁路和隔离变压器等组成。

因其整流器和逆变器工作频率均为工频50Hz，顾名思义叫工频机，又称为工业机。

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通过控制加在门极的驱动来控制其开通与关断，IGBT整流器开关频率通常在几千赫到几十千赫，甚至高达上百千赫，因此称为高频机，又称为商业机。

2 工频机和高频机的性能对比(1)在可靠性方面，工频机要优于高频机工频机采用可控硅(SCR)整流器，该技术经过半个多世纪的发展和革新，已经非常成熟，其抗电流冲击能力非常强。

由于SCR属于半控器件，不会出现直通、误触发等故障。

相比而言，高频机采用的IGBT高频整流器开关频率较高，但是IGBT工作时有严格的电压、电流工作区域，抗冲击能力较低。

因此在可靠性方面，高频机比工频机低。

(2)在负载对零地电压差的要求方面，工频机要优于高频机高频机零线会引入整流器并作为正负母线的中性点，这种结构就不可避免地造成整流器和逆变器高频谐波耦合在零线上，抬升零线电压，造成负载端零地电压差升高，很难满足大多数服务器对零地电压差小于1V的需求。

另外，在市电和发电机切换时，高频机往往因零线缺失而无法工作，在这种工况下可能造成负载闪断的重大故障。

工频机因整流器不需要零线参与工作，在零线断开时，UPS继续保持正常供电。

（3）工频机标配逆变器输出隔离变压器，高频机无输出隔离变压器隔离变压器是利用电磁感应原理，进行电气隔离的装置。

隔离变压器在逆变器的输出端，可以大大改善逆变器供电质量。

隔离变压器有以下四大优点：（3.1）降低零地电压差，优化逆变器末端供电质量工频机隔离变压器可以实现UPS输入和输出之间的电气隔离，从而有效地降低输出端零地电压差。

由于隔离变压器的副边绕组采用Y型接法，中性点接地后产生新的零线，从而达到降低零地电压的目的。

工频机与高频机的对比1、工频机与高频机的最大区别就是有工频输出变压器和输入变压器，而高频机则用体积很小的高频电感或高频变压器2、•3、工频机优势：1.输入输出带工频变压器：输入工频变压器可以很好的抗市电冲击和波动，市电适应范围宽，发电机的适应性大大优于高频机，输出工频变压器可以抗负载冲击，当逆变器击穿时，可以保护负载安全2.简单可靠，线路经典成熟：几十年的传统电路，已经非常成熟可靠，电池不在此升压，电路简单，元器件数目较少，故障点少，维护速度快3.功率器件一般采用IGBT大功率模块，功率富余量很大，输出功率因数一般在0.8以上，工作可靠性加强4.逆变器采用桥式逆变电路加输出功率变压器，输出无直流成份，可以在允许的安全范围内带感性负载运行•4、工频机缺点：1.成本较高：采用工频变压器（铜、硅钢），大功率IGBT模块，价格高2.体积大，重量重：工频变压器的体积的重量相对高频机要大很多3.市电输入无PFC校正电路，输入PFC小于0.8 •5、工频机缺点：1.成本较高：采用工频变压器（铜、硅钢），大功率IGBT模块，价格高2.体积大，重量重：工频变压器的体积的重量相对高频机要大很多3.市电输入无PFC校正电路，输入PFC小于0.8 •6、高频机缺点：1.可靠性差：•电路复杂：整机有市电输入PFC校正、电池DC-DC升压、逆变器三大电路，器件多，故障点也多•整机的电压高达800VDC（±400VDC），功率器件的工作应力很大，容易击穿•为减小成本，逆变器一般采用IGBT单管，功率富余量很小，容易损坏•无输出隔离变压器，抗负载冲击能力差，当逆变器击穿时，800VDC直流高压威胁负载安全2.带载能力差：输出无隔离变压器，功率器件富余量小，输出功率因数一般只有0.65~0.73.发电机适应性差：输入采用PFC，导致市电的适应性较差，当市电波形较差时（接发电机），往往出现市电不能接入的情况，UPS的故障率也响应提高4.输出零地电压干扰大，零地电压高，不易滤除不适合带精密设备5.逆变器采用半桥电路，输出含有直流成份，不适合带感性负载•7、工频机适用于：1.电网不稳定2.需要接发电机3.负载冲击较大，有感性负载4.安全性要求较高的工业场合。

一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UPSIGBT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.小结: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.二两者之间的比较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。

高频机与工频机的差异项目传统工频X线机高频医用X线机高压发生器1、工频交流，只有50HZ，频率低造成电流输出的不稳定，进而对图像清晰度有影响。

2、同时管电流为不稳定正弦脉冲状对球管的伤害较大，降低球管寿命。

1、高频直流，高达35，000HZ的频率，能提供高频率、低纹波的曝光电压以及稳定的灯丝电流控制。

2、使球管输出的X光稳定可靠，更趋单色化，以最小的剂量获得最清晰、层次丰富的图像球管常用固定阳极，热容量有限。

旋转阳极，热容量大、散热好。

图像质量剂量不稳定造成图像清晰度不高，尤其是腹部、腰椎等体层厚的病人工频机图像质量更差用稳定同一X光剂量成像，图像质量能明显提高。

安全性X光剂量不稳定，使得呈现较好的图像，需要较大的放射剂量，软射线较多，因此对人体的伤害大高频机器最显著的特点就是不含软射线对病人和医护人员的放射伤害小经济效益1、收费不可能再提高，不能给医院创造更多的效益2、匹配数字传感器(RVG)会有缺陷(白片)配以RVG，输出的图文病历报告可以提高诊断检查的收费。

节省胶片及冲洗费用产品扩展性1、工频机器面临淘汰，没有任何扩展的价值，国家相关的卫生部门也反对用工频的机器做检查。

2、目前在西方国家，高频X光机已经取代工频X光机。

1、配备数字传感器可将图像无限容量地存储，档案管理系统可实现病人档案安全管理，并由计算机输出或打印图文并茂的诊断报告 2、更进一步的话更可升级为数字系统。

与CR系统匹配性匹配性不够理想，工频机难以有效充分发挥CR的效用与CR的匹配性比较理想，能充分发挥CR效用。

射线剂量曝光参数较高频机高很多同样的体位，同样的图像质量下，高频机只需工频机的60%-70%的射线剂量。

前瞻性工频技术已用一百多年，被高频取代是必然趋势。

高频化是目前和将来的主流X线高压发生技术。

工频机较之高频机的几个优势
一、隔离功能
大容量UPS输出为三相380电压，输出电流高达上百安培，甚至达到上千安培，在这种较高的电压电流工作环境下，对于UPS自身的IGBT整流器、设备、配电回路来讲任何的电压电流的瞬态尖峰扰动都不利于UPS和设备工作。

比如负载中部分感性负载突然减载，由于电感的作用，导致电路上出现瞬态的电压尖峰，如果没有配置隔离变压器，这个电压尖峰将直接加在UPS的IGBT整流器上，过高的电压尖峰将损害UPS。

配置了隔离变压器，负载与UPS之间在电路上隔离。

负载侧的电压和电流尖峰可以部分或完全消除，确保UPS和设备可靠工作。

二、提高输出能力
输出配有隔离变压器的UPS的过载能力和抗短路能力明显优于没有配输出隔离变压器的UPS。

特别是在单相过载和单相短路时，经过隔离变压器的负载重新分配，作用在某一相逆变器IGBT上的负载减少为三分之一。

三、降低零地电压
输出配有隔离变压器的UPS可将零地电压降至1V以下，此对防止和降低误码率至关重要，没有隔离变压器的UPS的零地电压高达7-8V。

四、减少负载侧的三次谐波
隔离变压器采用三角/星型连接方式，可以显著降低负载侧的三
次谐波，提高系统的可靠性。

由于工频机内置有隔离变压器，所以同等容量的UPS要比高频机重很多，有的时候还要考虑机房的承重。