工频机和高频机的原理分析

工频机和高频机的原理分析

　　工频机和高频机是按UPS的设计电路工作频率来区分的。工频机是以传统的模拟电路原理设计，由晶闸管(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。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可以通过操控加在门极的驱动来操控其开通与关断，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,远远高于工频机，因此称为高频UPS。

　　在工频UPS电路中，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，通过操控整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。由于SCR属于半控器件，操控系统只能操控开通点，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操控。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交流电压低，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。

　　相比而言，高频UPS整流属于升压整流，其输出直流母线的电压比输入线电压的峰值高。一般典型值为800V左右，如果电池直接挂接母线，所需要的标配电池节数需要67节，这样给实际应用带来极大的限制。因此一般高频UPS会单独配置一个电池电压变换器，市电正常的时候电池变换器把800V的母线电压降到电池组电压;市电故障或超限时,电池变换器把电池组电压升高到800V的母线电压。由于高频机母线电压为800V左右，所以逆变器输出相电压可以直接达到220V，逆变器之后就不再需要升压变压器。因此，有无隔离变压器是工频机与高频机在结构上的主要区别。