赛特蓄电池某厂商工频机与高频机过载能力对比
赛特蓄电池输出变压器并不会增强工频机的抗冲击能力,对于变压器可以增强抗冲击能力的想象来源于变压器的电感特性,电感平滑电流的能力在负载电流激增时可以平滑电流波形延缓电流冲击。但实际上电感平滑电流的能力与其本身感量成正比。工频机输出变压器变比小,变压器输出绕组的励磁电感也不会太大,在大电流冲击下极易饱和,很难对逆变器的冲击有明显的缓冲作用。而按照传统变压器传递能量的特点与磁性器件原理分析,当后级负载也就是变压器输出侧出现能量冲击时,在变压器能量传递能力达到饱和上限之前,后端的尖峰励磁电流会直接反射到前端对UPS的IGBT产生冲击,并且由于变压器的变比问题前端所受到的冲击电流会比输出端更大,同时造成的损害也更为严重。而且,工频系统由于变压器的磁滞特性,难以实时监测后级动态响应。当变压器后端出现突变并反馈到前级时,系统采取相关动作较无变压器的高频机来说会延迟几十甚至几百个ms,此时流过IGBT的冲击电流已经足够损坏UPS甚至引发火灾。
第二,在逆变器IGBT管直通故障时隔断直流危险电压。工频机变压器确实可以避免直流传递至副边,但高频机通过快速检测与保护措施一样可以避免直流危险电压对负载造成危害。当高频机逆变某IGBT出现直通故障时,UPS控制器可立即检测输出电流异常,并通过整流单元关机及输出端口熔丝保护等措施快速隔断直流危险电压到输出端口的路径。在保护过程中,输出到负载端口的电压约为持续几个ms的400V直流。对于使用开关电源供电的IT负载来说,其输入允许电压可以达到276Vac,整流之后电压也在400Vdc左右,器件选型等均依据母线电压选型。此时输入端口的400Vdc不会超出器件耐受范围,不可能对设备造成伤害。而对于工频机而言,其原边加载直流电压,将导致电流急剧增大,温度快速上升,可能引发火灾等更严重故障。
第三,可以降低零地电压。许多服务器等设备都有零地电压的要求,尽管这样设计的原因已无法考证,因为从理论上来说零地电压的大小并不会影响IT设备的正常工作。在数据中心中,IT设备只允许使用TN-S或TN-C-S供电制式,那么IT设备输入端口的零地电压主要由零线接地点(TN-S系统)或零线与地线分离点(TN-C-S系统)至IT输入端口的零线阻抗与零线电流及系统中三次谐波电流决定。在相同的系统中,无论是工频机还是高频机均不会影响零线阻抗,而零线电流及三次谐波电流主要是与三相负载配置与负载特性有关,即UPS的类型不会对于零地电压不会有明显的影响。真正决定零地电压的是配电系统的设计。如果需要改善零地电压,好是从配电系统入手,着手减少线路阻抗与零线电流。减少线路阻抗有效的方式即在负载的列头柜内置隔离变压器。需要注意的是在应用时有将工频机变压器副边直接接地的做法,这是一种不规范的做法。工频机变压器N线并未隔离,对于TN-S系统和N与PE已经分开的TN-C-S系统,N线重新接地也将导致PE线有电流流过,可能*设备正常工作。国标还是IEC标准均不允许此种不规范做法。
而第四,工频UPS的变压器可以起到隔离作用,可以保障人身安全。为了保障主旁平稳切换,工频UPS输出N线由旁路引入,也即工频机的变压器并不能起到电气隔离作用,也不能重新接地。在需要隔离场合的场景,即使使用工频UPS,其旁路也必须加一变压器用于隔离N线,以实现真正的隔离。
实际上,变压器的设计反而增大了环流的风险。图-3所示为两类机型的环流路径。工频机UPS的并联就是变压器的直接并联,整条回路上没有器件限制,电压的偏差很容易产生环流。而高频机的环流路径上具备多个二极管,小于2V的电压差根本形不成环流。