核級(jí)品質(zhì)保證，科華UPS電源全系“三電平”UPS 三大寶典

科華ups電源產(chǎn)品發(fā)展歷程：

科華 33 年深耕于電力電子行業(yè)，科華 UPS 的技術(shù)發(fā)展歷程也可以窺見(jiàn)電

力電子技術(shù)的發(fā)展歷程：

●功率器件從不控型二極管、到半控型晶閘管、全控型 IGBT 和 MOS 管、到第

三代半導(dǎo)體 SiC 和 GaN。

●控制技術(shù)從模擬化、到模擬和數(shù)字混合化、到全數(shù)字化、再到智能化。

●隨著新器件、新控制技術(shù)的不斷發(fā)展，科華 UPS 發(fā)展歷經(jīng)三代，產(chǎn)品技術(shù)從

工頻機(jī)到高頻機(jī)再到模塊機(jī)，功率等級(jí)從 500kVA 到 1600kVA，容量覆蓋廣，

產(chǎn)品種類豐富。

設(shè)計(jì)理念

科華以技術(shù)核心為驅(qū)動(dòng)力，以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，UPS 無(wú)論產(chǎn)品和技

術(shù)如何升級(jí)換代，始終承襲核級(jí)設(shè)計(jì)核級(jí)品質(zhì)的 UPS 產(chǎn)品，始終追求技術(shù)先

進(jìn)、安全可靠、智能靈活的設(shè)計(jì)理念。

科華UPS電源技術(shù)先進(jìn)

YTR11 系列 1-10kVA 產(chǎn)品創(chuàng)新性地應(yīng)用了電力電子行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的無(wú)橋

PFC 技術(shù)、三電平逆變技術(shù)、數(shù)字化控制技術(shù)；從整流單元、逆變單元、控制

單元深度挖掘技術(shù)細(xì)節(jié)，將產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率提升至 95%以上，更高效節(jié)能；輸

出功率因素提升到 1.0，比傳統(tǒng) UPS 帶載能力提升 11%以上；輸出 THDv 明

顯降低、電磁干擾明顯降低、可靠性明顯提高。

科華UPS電源優(yōu)點(diǎn)

三電平電路在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜，相對(duì)于傳統(tǒng)二電平逆變電路只能輸出

高、低兩個(gè)電平，這種新穎的逆變電路可以通過(guò)上、下管的開(kāi)通輸出高、低電

平，通過(guò)中間二極管的鉗位作用輸出零電平，總共三個(gè)電平狀態(tài)，因此被稱為

科華UPS電源三電平逆變電路。

UPS 行業(yè)上三電平逆變技術(shù)大多應(yīng)用在中大功率產(chǎn)品上，而科華從 1kVA

開(kāi)始全系列高頻 UPS 應(yīng)用三電平逆變技術(shù)。

與傳統(tǒng)的兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，三電平拓?fù)渚哂休敵鲭娏髅}動(dòng)小、輸出波

形 THDv 低、轉(zhuǎn)換效率高、電磁干擾小、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。

(1)功率器件耐壓等級(jí)降低，轉(zhuǎn)換效率高：三電平逆變器中的功率器件開(kāi)關(guān)時(shí)，

所承受的電壓變化僅為直流母線電壓的一半，低電壓等級(jí)功率器件，開(kāi)關(guān)損耗

低，提升逆變器轉(zhuǎn)換效率。

(2)開(kāi)關(guān)頻率降低，轉(zhuǎn)換效率高：輸出電平數(shù)的增加使得三電平逆變器可以在較

低的開(kāi)關(guān)頻率下輸出正弦都較好的波形，開(kāi)關(guān)頻率降低，減少開(kāi)關(guān)損耗，提升

逆變器轉(zhuǎn)換效率。

(3)電壓變換率和電流變換率減小，轉(zhuǎn)換效率高，電磁干擾?。憾嚯娖侥孀兤鏖_(kāi)

關(guān)時(shí)因?yàn)槌惺艿碾妷鹤兓?，相?yīng)的電壓變化率 dv/dt 和電流變化率 di/dt 也

就減小，可以減小電力電子裝置產(chǎn)生的電磁干擾，同時(shí)減少開(kāi)關(guān)損耗，提升逆

變器轉(zhuǎn)換效率。

(4)輸出電壓 THDv 更低：多電平逆變器輸出多個(gè)電壓等級(jí)的階梯波，波形更

接近正弦波，帶出的諧波小，降低了輸出電壓的 THD。

(5)IGBT 可靠性更高：由于 IGBT 低的開(kāi)關(guān)損耗，使得相同電流容量的 IGBT 安

全工作區(qū)不同，三電平的 IGBT 安全工作區(qū)明顯比兩電平的安全工作區(qū)要寬，

電路發(fā)生短路或者瞬間異常大電流時(shí)，三電平耐受大電流的時(shí)間要比兩電平長(zhǎng)，

三電平的 IGBT 可靠性更高。

三電平電路中引入鉗位二極管 D1,D2，使得每個(gè)開(kāi)關(guān)管承受的電壓值為直流母

線電壓的一半；功率管的電壓變化率 dV/dt 和電流變化率 di/dt 也減小一半；

通過(guò)控制 S1、S2、S3、S4 驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三電平的輸出。

對(duì)比

(1)輸出波形對(duì)比：

兩電平逆變電路輸出的電壓波形：

三電平逆變電路輸出的電壓波形：

三電平技術(shù)利用多個(gè)電平合成階梯波以逼近正弦輸出電壓，由于較兩電平逆變

器多了一個(gè)輸出電平，其輸出的 PWM 波更接近于正弦波形，可以直觀地分辨

出三電平輸出 PWM 波形更接近于正弦，紋波含量更少。

2)開(kāi)關(guān)損耗：

IGBT 在導(dǎo)通瞬間的電壓、電流趨勢(shì)圖，陰影面積 1 為二電平逆變電路 IGBT 的

開(kāi)關(guān)損耗，陰影面積 2 為三電平逆變電路 IGBT 的開(kāi)關(guān)損耗，明顯看出兩電平

逆變電路中 IGBT 的開(kāi)關(guān)損耗要大于三電平；

(3)紋波電流更小、更少：

紋波電流是指疊加在逆變器輸出電感電流上的高頻三角波電流，是諧波不利成

分，會(huì)降低輸出電流質(zhì)量，造成電網(wǎng)諧波污染，帶來(lái)電磁干擾；三電平逆變器

明顯紋波電流更小、更少

采用三核 DSP 控制技術(shù)，各單元分工協(xié)作，各司其職，分工更細(xì)，工作更

聚焦，數(shù)據(jù)處理速度更快、故障診斷更精準(zhǔn)。

數(shù)字化控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

3

無(wú)橋 PFC 技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展和各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，接入電網(wǎng)的電力

電子開(kāi)關(guān)電源設(shè)備是向電網(wǎng)注入諧波的主要來(lái)源，使得電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題日

益嚴(yán)重。

科華UPS電源作為重要電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，功率因數(shù)校正技術(shù)解決諧波污染問(wèn)題義不容

辭；UPS 在低壓輸入時(shí) PFC 變換器的轉(zhuǎn)換效率低是行業(yè)上普遍遇到的問(wèn)題；

在此基礎(chǔ)上，我們創(chuàng)新性地應(yīng)用了無(wú)橋 PFC 技術(shù)，解決諧波問(wèn)題的同時(shí)，提升

PFC 轉(zhuǎn)換效率、減少功率器件數(shù)量，提升系統(tǒng)可靠性。

與傳統(tǒng)的有橋 PFC 電路相比，無(wú)橋 PFC 拓?fù)鋵⒄鳂虻乃膫€(gè)二極管和一

個(gè)開(kāi)關(guān)管，替換成 Q1 和 Q2 兩個(gè)開(kāi)關(guān)管,兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的 S 極相聯(lián)，一個(gè)開(kāi)關(guān)管

導(dǎo)通時(shí)，利用另一個(gè)開(kāi)關(guān)管的體內(nèi)二極管完成整流。

相比于有橋 PFC 拓?fù)?，電路中減少了一個(gè)二極管的導(dǎo)通損耗，提升整流

PFC 的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)功率器件數(shù)量的減少，降低器件失效概率，提升可靠性。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

科華UPS電源YTR 系列 1-10kVA 塔機(jī)、科華UPS電源YTR 系列 1-10kVA 機(jī)架式、

科華UPS電源YTR 系列 1-3kVA

鋰電機(jī)架式全系列采用行業(yè)領(lǐng)先的三電平逆變技術(shù)、無(wú)橋 PFC 技術(shù)、數(shù)字化控

制技術(shù)，具有高效率、高輸出功率因數(shù)、高可靠性、低 THDv、低電磁干擾、

低噪音等特點(diǎn)，節(jié)能效益顯著，大幅減少運(yùn)營(yíng)成本，滿足惡劣電網(wǎng)環(huán)境的電力

保護(hù)，為負(fù)載提供純凈、安全、穩(wěn)定的電源