电力UPS上电后,有一部分器件始终处于工作状态,其损耗即使在电力UPS空载时也是必不可少的。这部分器件中,损耗*大的是电感,占据了42%,其次是IGBT和SCR的驱动以及SCR本身的损耗,两者加起来大概占了26%左右,还有一些损耗比较小的,比如泄放电阻,电容内阻等。一般占电力UPS*大额定容量的0.5%～3%左右。
为满载损耗分布图,可以看出,跟空载损耗相比IGBT与二极管损耗明显增大,从空载时的6.6%跃升至45.7%;电感损耗占比略有下降,但是仍然占据了32.6%;SCR的损耗略有上升,从12.4%上升到14.4%。其他诸如风扇,监控,控制板等占比均有下降。
从以上的对比可以看出,IGBT、二极管、电感等的损耗是电力UPS损耗的大头,要想提升电力UPS的效率,一方面需要从降低这些器件损耗入手,另一方面,可以选择更优的拓扑结构。如何降低电力UPS损耗
降低器件损耗
高频电力UPS所用的半导体器件主要为IGBT、二极管以及MOSFET。由于自身结构和工作特性不同,器件损耗构成各有不同。
IGBT的损耗由导通损耗和开关损耗构成。
导通损耗等于导通电流ICE和正向导通压降UCE的乘积
开关损耗分为开通和关断损耗,可以用单次通断的能量损耗(Eon或Eoff)乘以开关频率Fsw来表示
降低IGBT损耗需要选择导通压降低、开关损耗小的型号。由于通常导通压降低和开关损耗小无法同时选择,所以需要判断实际电路中导通损耗比较大还是开关损耗比较大,然后选择收益*大的一个方向挑选IGBT。
随着半导体技术的发展,IGBT也逐渐呈现高效化的趋势,新一代的IGBT通常比上一代损耗降低,所以优先挑选采用*新技术的IGBT也是降低损耗的一个常用手法。华为电力UPSU5000在整流和逆变电路上选择了不同型号的IGBT以配合电路实际工作特性,以求达到损耗*小。
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