UPS：有沒有變壓器很重要么？

新一代無(wú)變壓器不間斷電源(UPS)的誕生讓人們的腦海中出現(xiàn)一個(gè)問題，那就是這兩種類型的UPS各有何優(yōu)缺點(diǎn)。注意，本文對(duì)比的是無(wú)變壓器UPS與自身帶有內(nèi)部變壓器的三相雙轉(zhuǎn)換單元(three-phase dual conversion units)。

在過去的五到七年里，無(wú)變壓器UPS一直統(tǒng)治者小型三相(3萬(wàn)伏安及以下)市場(chǎng)。相比于上一代有變壓器的UPS來說，無(wú)變壓器的UPS體積更小、更輕，而且成本也更低。這種設(shè)計(jì)的額定功率很快地上升到10萬(wàn)伏安，隨之又達(dá)到30萬(wàn)伏安。若是用于多模塊系統(tǒng)，甚至可以達(dá)到100萬(wàn)伏安或更高。

IGBT與無(wú)變壓器UPS

這里，我們先回顧一下以前的歷史：以往的UPS是基于SCR逆變器(inverter)技術(shù)的，它不是開就是關(guān)，需要有內(nèi)部變壓器才能工作。因此，當(dāng)時(shí)所有這種UPS實(shí)際上都是帶有變壓器的。后來，隨著IGBT(絕緣柵雙極晶體管，insulated-gate bipolar transistor)技術(shù)的出現(xiàn)，這一狀況得到了改變。IGBT就是無(wú)變壓器UPS得以存在的核心技術(shù)。如今，基于IGBT的UPS逆變器利用高頻脈寬調(diào)制(pulse-width modulation)重新產(chǎn)生一個(gè)幾乎純正弦的波形，從而省去了笨重的輸出變壓器或龐大的鐵芯輸出過濾器。(現(xiàn)在，IGBT也同樣被應(yīng)用于基于變壓器的 UPS。)

20世紀(jì)幾十年代，無(wú)變壓器的設(shè)計(jì)開始出現(xiàn)在小型UPS上，2000年逐漸成為了主流設(shè)計(jì)。早期的UPS設(shè)計(jì)依賴于一個(gè)輸入變壓器，把低壓的輸入電流升高然后輸入到UPS。新的UPS設(shè)計(jì)利用了IGBT，還可以更有效地將交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸入U(xiǎn)PS。這有利于DC總線和逆變器保持一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。

無(wú)變壓器UPS與有變壓器UPS誰(shuí)的效率更高？

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，傳說只有兩件事是最重要的：可靠性/可用性和眾所周知的“5個(gè)9”(即99.999%)。有些廠商和用戶以為，基于變壓器的UPS更耐用，因此可靠性更高。

如今，人們的能源意識(shí)越來越強(qiáng)，都希望擁有更省電的UPS。而變壓器，天生就是個(gè)浪費(fèi)電的料。因此，從變壓器的角度來看，無(wú)變壓器的系統(tǒng)肯定要更省電。陳舊的變壓器會(huì)浪費(fèi)2%到3%的電量，有時(shí)甚至更多。最近，由于TP-1-rated變壓器的出現(xiàn)，這個(gè)浪費(fèi)比例能降低到約1.5%到2%。但是，在24/7工作制、包含很多關(guān)鍵任務(wù)的數(shù)據(jù)中心，能量效率并是一個(gè)首要考慮的問題——相比可靠性和可用性而言。

當(dāng)然，如果不從實(shí)際出發(fā)，考慮實(shí)際可用的產(chǎn)品和市場(chǎng)，光從理論上分析二者的技術(shù)區(qū)別是毫無(wú)意義的。除了兩大陣營(yíng)之間的技術(shù)爭(zhēng)論之外，有時(shí)還涉及到個(gè)人喜好問題。很多時(shí)候，選誰(shuí)不選誰(shuí)都是由某位特定的工程師或最終購(gòu)買決策人來定的。

那么，你是一個(gè)變壓器“支持者”還是一個(gè)變壓器“反對(duì)者”呢？這是否僅僅是一個(gè)觀點(diǎn)的分歧而已呢？這兩種UPS到底有沒有巨大的差異呢？各有何優(yōu)勢(shì)？

廠商提供了哪些UPS產(chǎn)品？

Emerson-Liebert是一個(gè)特別喜歡有變壓器UPS的廠商，因?yàn)樗臉?biāo)志性產(chǎn)品線是75萬(wàn)伏安的大型UPS。不過，它也有一整條低功率無(wú)變壓器系統(tǒng)產(chǎn)品線。