英威腾技术创新--采用碳化硅功率器件的UPS更加高效节能
2017-07-12
中国电源产业网
导语：
如今，随着技术的发展，静态UPS的功率损耗逐渐下降。早期具有输入和输出变压器的采用晶闸管技术的在线式UPS(简称双变换式UPS或IEC的“VFI”)的满载运行效率仅为83%-85%。而目前采用晶体管(IGBT)技术的高频在线互动式UPS的满载效率可达到95%-97%。
更加高效，热量更少
当今的UPS的能源效率提高了15%，而冷却需求却在下降，提高了其可靠性。模块化UPS的平均故障间隔时间(MTBF)从不足2.5万小时上升到15万小时；输出电压波形失真从5%降低到1%；噪音从95dBA降至70dBA；占地面积甚至减少了90%。
即使双变换UPS，其效率也达到了96.8%，每千瓦容量的成本降到了以往的最低水平。这对用户来说是有利的，但厂商从UPS获利的唯一方法是提供售后服务。
欧洲厂商生产的UPS基本都取消了变压器，而在北美，无变压器的UPS仍然是一个新事物，像APC这样的厂商也采用了在线互动式拓扑结构，虽然没有任何频率的保护，并不是技术上的“在线”式，尽管是这样，这种架构的UPS在稳定的电网中仍然工作得很好。
上世纪90年代，Invertomatic公司在瑞士推出了经济模式（ECO模式，工作原理如图1）UPS，但市场销售情况并不乐观。之后行业厂商推出的模块化UPS解决了大多数数据中心的部分负荷问题。经济模式的原理很简单：当市电稳定时，UPS自主切换到旁路模式供电，降低电力损耗，特别是无变压器设计的UPS，该模式下UPS整流器仍然工作，为蓄电池充电(需要比飞轮UPS低得多的功率)，而逆变器处于待机状态，旁路(晶闸管开关)开通为负载供电，直到电力出现异常，此时UPS的静态开关将负载转移到逆变器，运行在该模式的UPS有个显著的缺点，就是UPS工作在旁路时并没有电源质量的改善。
图１
现在有一些“先进”的经济模式UPS切换时间为2ms而不是4ms，有些则会监测负载失真并做出关于电网的决策，但是基本理念仍然如此，如果电力是稳定的，那么就可以节约电能。
然而这通常会有风险，而经济模式也没有什么不同。每当电力出现偏差时，负载就会从旁路切换到正常模式，这与双变换UPS所提供的保护完全相反。这种切换代表着负载面临风险，虽然这种风险可能很小，但用户必须将与其回报进行平衡。
随着电力成本的上升和概念的推广，经济模式已被人们所接受，然而效率并不总是用户期望的最重要的指标。
采用碳化硅(SiC)的UPS更节能高效
采用经济模式运行的UPS，具有极大的优势，但最新开发的碳化硅技术可能会抵消经济模式的优势，目前晶体管制造都是传统可控硅器件，对于UPS来说，绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的功能越来越强大且可靠。
采用IGBT器件的UPS有一个明显的缺点，其开关的速度越快(以获得更高的精度)，电力损失就越高。这主要是因为模块效率的上限为96.8%，而采用碳化硅器件，理论上可将双变换UPS效率提高至98%~99%。
合成的碳化硅粉末自1893年以来已经批量生产，采用碳化硅制造的IGBT最初的成本很高，但节能效果也很显著，而且所有这些都不会将关键负荷转移到电网中，不会增加电力转换的风险。
在模块层面上，碳化硅主要有两个好处：更小的芯片尺寸和更低的动态损耗。在系统层面上，这些优势可被以多种方式利用。低动态损耗带来输出功率的显著增加，将提供减轻重量和减小体积的机会。值得一提的是，无需额外的冷却能力就可实现功率的增加，因为与可控硅器件相比，碳化硅带来实际的损耗减少，可以在相同的冷却条件下得到更高的输出功率。低功率损耗可以提高能效，允许设计更高效率的逆变器，因此应用在UPS上更加高效节能。
因此，采用碳化硅可以不再采用经济模式运行UPS，甚至可以淘汰在线互动式UPS，当用户能够以不到1%的电能损失，却可以获得电压和频率保护的全面保护时，谁会需要UPS运行在经济模式呢?
来源：
标签：
相关信息
MORE >>-
莱姆电子GXM-AN传感器荣膺CAIAC“2025自动化领域年度竞争力创新产品”奖
全球电量传感器先导企业莱姆电子，凭借2025年推出的新一代集成式电流传感器GXM-AN，从数百款参评产品中脱颖而出，荣膺“2025自动化领域年度竞争力创新产品”奖。
-
匠心筑梦，封顶大吉——祝贺志成冠军院士创新团队电能绿色变换先进制造增资扩产项目大楼封顶
2026年4月10日，广东志成冠军集团有限公司在东莞市塘厦镇科苑城信息产业园，隆重举办志成冠军院士创新团队电能绿色变换先进制造增资扩产项目大楼封顶仪式。自2025年6月26日新厂房破土奠基动工，至2026年4月10日顺利喜封金顶，经历十个月紧锣密鼓的建设，终于迎来主体结构完工的历史性时刻。
-
大华公司亮相2026上海环博会——以智慧仪表守护绿色未来
2026上海国际环博会上，大华公司所属瑞普三元集中展示了流量计、压力计、物位计三大核心产品，每一款都贴合环保监测场景需求，以精准度与稳定性，为环保治理提供可靠的数据支撑。专业的技术团队现场为来访嘉宾讲解产品优势、演示产品操作，解答各类技术难题，与各界同行深入交流环保监测的创新思路与应用方案，现场人气持续攀升，请关注。
-
展讯直击｜大华公司亮相深圳双展
春潮涌动启新程，科技赋能向未来。4月9日至11日，第十四届中国电子信息博览会（CITE 2026）在深圳会展中心（福田）盛大开幕，并于4月9日同步举办2026春季全国（深圳）特种电子元器件展览会，“双展联动”构建起覆盖电子信息全产业链的科技盛宴。作为深耕测试电源领域的科技型国有企业，大华公司携核心产品与技术重磅亮相。
-
中国机电一体化技术应用协会电能系统分会 参加CITE2026第107届中国电子展
中国机电一体化技术应用协会电能系统分会（CEESA）。服务宗旨：团结全国所有从事电能系统技术产品、市场建设与发展的企事业单位和有志之士，坚持党的领导，坚持改革开放方针，贯彻国家有关发展市场的政策，遵循社会主义市场经济原则，加强同国际同行的交流和联系，推动全国电能系统技术产品市场的建设与发展。
-
大华股份 荣获2026德国红点设计大奖
近日，全球设计界顶级赛事——2026年德国红点设计奖名单正式揭晓。大华股份自主研发的Gemini双枪充电桩，凭借硬核的设计风范与深度契合行业需求的理念，斩获2026年德国红点设计大奖。
-
电源工业期刊 -
中国电源公众号
版权所有 © 中国•电源产业网 • 中国电源行业官网站长统计
中国电源产业网-新能源与电源官方网站 © Powered by SiteServer CMS
中国电源产业网网友交流群：2223934、7921477、9640496、11647415