這段時間很多網(wǎng)友留言高頻機(jī)與工頻機(jī)有什么區(qū)別,其實它們是兩種不同技術(shù)路線的工業(yè)電源UPS設(shè)備,它們的主要區(qū)別在于工作頻率和設(shè)備外型架構(gòu)差異。帶你從多個角度詳細(xì)解釋它們的區(qū)別。
主要技術(shù)區(qū)別一覽表
特性維度 | 工頻機(jī) | 高頻機(jī) |
技術(shù)指標(biāo) | 采用工頻變壓器作為主要部件 | 采用高頻IGBT整理和逆變技術(shù) |
工作頻率 | 依賴50/60Hz的工頻 | 使用數(shù)千Hz或者兆赫茲的高頻PWM技術(shù) |
變壓器 | 有,大型,笨重的工頻變壓器 | 有(采用小型高頻變壓器) |
體積與重量 | 大而重,占用空間多 | 小而輕,節(jié)省空間 |
效率 | 較低(通常80%-90%),自身損耗大 | 較高(通常90%-95%),節(jié)能 |
輸入性能 | 輸入諧波大,對電網(wǎng)污染較嚴(yán)重 | 輸入諧波?。?/span>HPFC技術(shù)),綠色安全 |
輸出性能 | 輸出抗沖擊能力強(qiáng),尤其適合感性負(fù)載 | 輸出抗沖擊能力相對弱 |
成本 | 制造成本低,但運行電費高 | 制造成本高,但運行電費底 |
適用場景 | 工業(yè)制造,大型電機(jī),醫(yī)用影像設(shè)備等 | 數(shù)據(jù)處理,金屬焊接,塑料焊接,曲木焊接,服務(wù)器等 |
1. 技術(shù)架構(gòu)與工作原理
· 工頻機(jī):
· 其主要是一個工頻(50Hz或60Hz)磁性變壓器。這個變壓器承擔(dān)著多個關(guān)鍵任務(wù):升降壓、電氣隔離和整流。
· 簡單流程:電源輸入 → 工頻變壓器整流/變壓 → 給電池充電/直流母線 → 逆變器逆變?yōu)榻涣麟?→ 再經(jīng)過變壓器調(diào)整輸出。
· 由于依賴低頻變壓器,其電路中的功率器件(如可控硅SCR)開關(guān)頻率也很低。
· 高頻機(jī):
· 它取消了笨重的工頻變壓器,代之以高頻絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 等高頻功率器件。
· 簡單流程:電源輸入 → 高頻IGBT整流器(PWM調(diào)制) → 得到穩(wěn)定電壓直流 → 激化震蕩桶 → 高頻電子管IGBT逆變器(PWM調(diào)制) → 直接輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波交流電。
· 整個過程通過高頻脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)完成,頻率通常在幾千到幾萬赫茲甚至到兆赫茲。
2. 主要性能差異
· 體積與重量:這是直觀的區(qū)別。工頻機(jī)的變壓器和電感非常沉重,導(dǎo)致整機(jī)又大又重。高頻機(jī)由于沒有這些部件,體積和重量可能只有工頻機(jī)的1/2甚至1/3,非常適合空間有限的場景(如標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)柜)。
· 效率與能耗:
· 工頻機(jī)的變壓器存在鐵損和銅損,這些損耗會以熱量的形式浪費掉,因此效率較低,通常在80%-90%之間。
· 高頻機(jī)沒有變壓器損耗,IGBT的開關(guān)損耗在技術(shù)優(yōu)化下已非常小,因此效率普遍在94%-96%甚至更高。對于常年不間斷運行的數(shù)據(jù)中心來說,高頻機(jī)節(jié)省的電費非??捎^。
· 輸入特性(對電網(wǎng)的影響):
· 工頻機(jī)傳統(tǒng)的整流方式會產(chǎn)生大量的電流諧波,污染電網(wǎng),影響同一電網(wǎng)下其他設(shè)備的運行,可能需要進(jìn)行額外的諧波治理。
· 高頻機(jī)采用高頻PWM整流技術(shù),可以實現(xiàn)高功率因數(shù)校正(HPFC),輸入電流諧波非常低(<3-5%),對電網(wǎng)幾乎是“友好”的,屬于綠色電源。
· 輸出特性(帶負(fù)載能力):
· 工頻機(jī)的優(yōu)勢領(lǐng)域:其輸出變壓器本身就是一個巨大的“能量緩沖池”,因此承受沖擊性負(fù)載(如電機(jī)啟動、電焊機(jī)等感性負(fù)載)的能力非常強(qiáng),過載能力也更優(yōu)。這是它在工業(yè)領(lǐng)域不可替代的原因。
· 高頻機(jī)雖然輸出也是純凈的正弦波,但在應(yīng)對瞬間大電流沖擊時,需要完全依靠電力電子器件和軟件算法來響應(yīng),能力相對較弱。
· 可靠性與維護(hù):
· 傳統(tǒng)認(rèn)為工頻機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,技術(shù)成熟,可靠性更高。其變壓器物理隔離也非??煽?。
· 高頻機(jī)技術(shù)過硬,元器件更多,但如今IGBT等器件的可靠性已非常高。其智能化和故障診斷能力通常更強(qiáng)。
總結(jié)與如何選擇
· 選擇高頻機(jī):
· 如果你的負(fù)載是塑料焊接(PVC、TPU、EVA)、含30%PVC混合物等阻性負(fù)載。
· 你非常關(guān)心節(jié)能和運行成本。
· 你的安裝空間有限,需要將UPS放入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜。
· 你希望設(shè)備對電網(wǎng)綠色環(huán)保。
· 選擇工頻機(jī):
· 如果你的負(fù)載是感性負(fù)載,如大型電動機(jī)、工業(yè)激光設(shè)備、醫(yī)用CT機(jī)、沖壓機(jī)、起重機(jī)等帶有電機(jī)的設(shè)備。
· 你的應(yīng)用環(huán)境非常惡劣(高溫、高粉塵),工頻機(jī)厚重的結(jié)構(gòu)有時更耐用的。
· 你需要極強(qiáng)的過載和抗沖擊能力。
發(fā)展趨勢: 目前,在數(shù)據(jù)中心和企業(yè)運用領(lǐng)域,高頻機(jī)已成為相對的主流,因其在效率、體積和環(huán)保方面的巨大優(yōu)勢。工頻機(jī)則固守在其具有優(yōu)勢的特定工業(yè)領(lǐng)域。此外,也出現(xiàn)了“工頻機(jī)+高頻機(jī)”混合設(shè)計的方案,以兼顧兩者的優(yōu)勢。