高頻機(jī)型UPS的幾個“致命弱點(diǎn)”論值得商榷
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
前言
目前已進(jìn)入高頻機(jī)UPS逐步代替工頻機(jī)UPS的年代，當(dāng)然替代的過程并不是一帆風(fēng)順。人們使用了幾十年的工頻機(jī)UPS，已經(jīng)熟悉了這種電源形式，突然要換機(jī)型還不能一下子適應(yīng)，所以對那些為工頻機(jī)UPS的贊歌聽著比較順耳，同時對高頻機(jī)UPS的一些指責(zé)也容易接受，就這樣一拍即合。豈不知在一定程度上損害了用戶的利益，也有勃于當(dāng)今的國策。常常會聽到這樣的說法：高頻機(jī)UPS是好東西，但由于我們的系統(tǒng)非常重要，要求供電的可靠性非常高，所以還是用工頻機(jī)UPS可靠。言下之意，高頻機(jī)UPS不可靠。豈不知可靠性是設(shè)計出來的，即一臺機(jī)器的可靠性如何取決于采用了哪一級可靠性標(biāo)準(zhǔn)。舉一個簡單的例子，一個UPS中常用的120120的軸流風(fēng)機(jī)，有十幾元一只的，也有上百元一只的，價格差了近10倍，哪一個可靠性高呢？不言而喻，當(dāng)然是上百元一只的可靠性高。又如某品牌的9315系列UPS，人稱“標(biāo)王”，意思說每次投標(biāo)它的價格最高，但運(yùn)行起來可靠性也最高，被人稱為“鐵機(jī)”——就是不出故障；而同一品牌的同功率PB4000系列就便宜得多，而故障也多。當(dāng)然用戶對高頻機(jī)型UPS的這種擔(dān)心不是沒根據(jù)，其根據(jù)就是來自某些方面的誤導(dǎo)宣傳。甚至有的將這些宣傳材料上升為“高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的致命弱點(diǎn)”。雖然問題的提出者只是少數(shù)，但影響頗大，在網(wǎng)上粘來粘去，就好像寫此文章的人很多，確實(shí)影響了不少用戶，甚至有些技術(shù)人員也受了傳染。為了將這些問題搞清楚，使人們對產(chǎn)品有一個科學(xué)的看法，下面就這幾個方面進(jìn)行討論。
（一）IGBT整流器可靠性偏低
持這種看法的“根據(jù)”有兩個：
1. 認(rèn)為IGBT器件的過載能力不如可控硅（SCR）高
為了證明這個論點(diǎn)，有的就舉出兩種器件過載能力的例子：SCR可過載到10倍額定電流20ms，而IGBT過載到10倍額定電流時只能堅持20ms，就是說過載能力差了1000倍。就根據(jù)這一點(diǎn)說IGBT器件的可靠性不如SCR是不是公平呢？這要追索到它們的過載能力為什么不同，難道說IGBT的過載能力只能是10倍20ms嗎？當(dāng)然不是。器件設(shè)計者是根據(jù)其必要性而選定的。SCR不是全控器件，即一般在交流電路中只能控制其開啟而不能控制其關(guān)斷，可控硅一旦開啟只有等到電壓或電流過零時才自動關(guān)斷，如圖1（a）下圖所示。這種器件的工作原理就決定了其過載能力不但要強(qiáng)，而且還必須能承受過載較長的時間。比如在圖1（a）中SCR在時間t2被觸發(fā)而開啟，假如此處對應(yīng)的時間t2 =1ms，而正好此時輸出端正好出現(xiàn)過流甚至于超過10倍，由于在此處無關(guān)斷機(jī)制，那么它必須在t3（50Hz的半周）之前的大約10ms的時間內(nèi)能承受這種過流而不損壞。否則，若這種器件耐過載時間短，比如是1ms，器損壞的幾率就太高了，就沒法用了。但I(xiàn)GBT就不同了，因?yàn)樗坏梢噪S時開啟而且也可以隨時被關(guān)斷，如圖1 （b）所示，它在t1被打開而在t2又被關(guān)斷。目前IGBT的工作頻率最高可到達(dá)150kHz，即一個開啟與關(guān)斷周期約7ms，所以20ms對IGBT從發(fā)現(xiàn)過載到關(guān)斷的時間而言已經(jīng)足夠長了。就是說IGBT的過載時間不需要做得那麼長，即使廠家再將它的過載時間延長上1000倍又有何用！對于從北京南站30分鐘即可抵達(dá)天津站已開動的城際列車來說，非要給它10h的運(yùn)行時間余量，有這個必要嗎。
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