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科华FR-UK系列三进单出UPS（10-15kVA）
科华FR-UK系列三进单出UPS（10-15kVA）
FR-UK系列是集科华公司三十多年的研发经验，采用科华一脉相承的自主专利技术，为满足用户高需求而设计的新一代高可靠、高性能的正弦波在线式电源产品。具有功能全、体积小、效率高、操作简便等特点，尤其适用于恶劣的电网环境。
应用范围
■ IT 机房
■ 小型智能设备
■ 精密仪器
■ 医疗设备高性能设计
■ 全数字控制，整机控制精度更高、实时性强，集成度高；
■ 先进的DSP+MCU控制，整机的智能化水平更高；
可靠性设计
■ 具备输出隔离变压器，防止输出直流分量对负载的影响，降低输出零地电压，满足特殊行业对零地电压的要求，增强系统输出的抗冲击路能力；
■ 在线式双变换结构设计，保护设备可以安全工作；
■ 超强的电源输入适应性，电网适应能力强；
■ 宽输入电压输入频率范围，减小电池的放电机会，延长电池使用寿命；
■ 输入具有防雷浪涌设计，特殊条件下有效的保护设备；
人性化设计
■ 中/英文LCD液晶显示，可实时显示UPS工作状态，参数信息等，方便用户对UPS电源的管理；
■ 通过液晶，可以灵活设置工作参数；
■ 实时电池剩余容量显示，便于观测电池工作状态；
■ 超强的网络监控功能，具备RS232/RS485输出接口，便于和电脑连接，实现对UPS电源的监控；
■ 远程SNMP监控管理功能；提供实时的UPS电源信息；
■ 具备直流启动功能，无市电情况下，UPS电源可正常开机启动；同时具备市电来电自启动，实现无人值守；
完善的保护功能
■ 过载保护、过温保护、短路保护、输出过欠压保护，实时的保护功能，保证UPS电源的可靠性和负载设备不受损坏；
■ 电池过充保护、过放保护、接反保护等，保证电池不受损坏，延长电池使用寿命。
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品质保证，科华全系“三电平”UPS三大宝典——（一）技术先进
科华故事
1988年，邓小平提出“科学技术是第一生产力”，国家正式实施“火炬计划”。1989年，科华自主研发UPS1000产品，入选首批“国家级火炬计划项目”，掌握核心技术。
科华技术背景
产品发展历程：
科华33年深耕于电力电子行业，科华UPS的技术发展历程也可以窥见电力电子技术的发展历程：
●功率器件从不控型二极管、到半控型晶闸管、全控型IGBT和MOS管、到第三代半导体SiC和GaN。
●控制技术从模拟化、到模拟和数字混合化、到全数字化、再到智能化。
●随着新器件、新控制技术的不断发展，科华UPS发展历经三代，产品技术从工频机到高频机再到模块机，功率等级从500kVA到1600kVA，容量覆盖广，产品种类丰富。
第一代：模拟技术
第二代：模拟/数字混合技术
第三代：全数字化/智能化
科华设计理念
科华以技术核心为驱动力，以技术创新引领行业发展，UPS无论产品和技术如何升级换代，始终承袭安全设计可靠品质的UPS产品，始终追求技术先进、安全可靠、智能灵活的设计理念。
科华技术先进
YTR11系列1-10kVA产品创新性地应用了电力电子行业内先进的无桥PFC技术、三电平逆变技术、数字化控制技术；从整流单元、逆变单元、控制单元深度挖掘技术细节，将产品的转换效率提升至95%以上，更高效节能；输出功率因素提升到1.0，比传统UPS带载能力提升11%以上；输出THDv明显降低、电磁干扰明显降低、可靠性明显提高。
三电平技术
优点
三电平电路在拓扑结构上更为复杂，相对于传统二电平逆变电路只能输出高、低两个电平，这种新颖的逆变电路可以通过上、下管的开通输出高、低电平，通过中间二极管的钳位作用输出零电平，总共三个电平状态，因此被称为三电平逆变电路。
UPS行业上三电平逆变技术大多应用在中大功率产品上，而科华从1kVA开始全系列高频UPS应用三电平逆变技术。
与传统的两电平拓扑结构相比，三电平拓扑具有输出电流脉动小、输出波形THDv低、转换效率高、电磁干扰小、可靠性高等优势。
(1)功率器件耐压等级降低，转换效率高：三电平逆变器中的功率器件开关时，所承受的电压变化仅为直流母线电压的一半，低电压等级功率器件，开关损耗低，提升逆变器转换效率。
(2)开关频率降低，转换效率高：输出电平数的增加使得三电平逆变器可以在较低的开关频率下输出正弦都较好的波形，开关频率降低，减少开关损耗，提升逆变器转换效率。
(3)电压变换率和电流变换率减小，转换效率高，电磁干扰小：多电平逆变器开关时因为承受的电压变化小，相应的电压变化率dv/dt和电流变化率di/dt也就减小，可以减小电力电子装置产生的电磁干扰，同时减少开关损耗，提升逆变器转换效率。
(4)输出电压THDv更低：多电平逆变器输出多个电压等级的阶梯波，波形更接近正弦波，带出的谐波小，降低了输出电压的THD。
(5)IGBT可靠性更高：由于IGBT低的开关损耗，使得相同电流容量的IGBT安全工作区不同，三电平的IGBT安全工作区明显比两电平的安全工作区要宽，电路发生短路或者瞬间异常大电流时，三电平耐受大电流的时间要比两电平长，三电平的IGBT可靠性更高。
三电平电路中引入钳位二极管D1,D2，使得每个开关管承受的电压值为直流母线电压的一半；功率管的电压变化率dV/dt和电流变化率di/dt也减小一半；通过控制S1、S2、S3、S4驱动实现三电平的输出。
对比
(1)输出波形对比：
两电平逆变电路输出的电压波形：
三电平逆变电路输出的电压波形：
三电平技术利用多个电平合成阶梯波以逼近正弦输出电压，由于较两电平逆变器多了一个输出电平，其输出的PWM波更接近于正弦波形，可以直观地分辨出三电平输出PWM波形更接近于正弦，纹波含量更少。
(2)开关损耗：
IGBT在导通瞬间的电压、电流趋势图，阴影面积1为二电平逆变电路IGBT的开关损耗，阴影面积2为三电平逆变电路IGBT的开关损耗，明显看出两电平逆变电路中IGBT的开关损耗要大于三电平；
(3)纹波电流更小、更少：
纹波电流是指叠加在逆变器输出电感电流上的高频三角波电流，是谐波不利成分，会降低输出电流质量，造成电网谐波污染，带来电磁干扰；三电平逆变器明显纹波电流更小、更少。
科华数字化控制技术
采用三核DSP控制技术，各单元分工协作，各司其职，分工更细，工作更聚焦，数据处理速度更快、故障诊断更精准。
数字化控制技术的优点：
无桥PFC技术
随着电力电子技术的快速发展和各行各业中的广泛应用，接入电网的电力电子开关电源设备是向电网注入谐波的主要来源，使得电力系统的谐波问题日益严重。
UPS作为重要电力转换设备，功率因数校正技术解决谐波污染问题义不容辞；UPS在低压输入时PFC变换器的转换效率低是行业上普遍遇到的问题；在此基础上，我们创新性地应用了无桥PFC技术，解决谐波问题的同时，提升PFC转换效率、减少功率器件数量，提升系统可靠性。
与传统的有桥PFC电路相比，无桥PFC拓扑将整流桥的四个二极管和一个开关管，替换成Q1和Q2两个开关管,两个开关管的S极相联，一个开关管导通时，利用另一个开关管的体内二极管完成整流。
相比于有桥PFC拓扑，电路中减少了一个二极管的导通损耗，提升整流PFC的转换效率，同时功率器件数量的减少，降低器件失效概率，提升可靠性。
科华产品优势
YTR系列1-10kVA塔机、YTR系列1-10kVA机架式、YTR系列1-3kVA锂电机架式全系列采用行业领先的三电平逆变技术、无桥PFC技术、数字化控制技术，具有高效率、高输出功率因数、高可靠性、低THDv、低电磁干扰、低噪音等特点，节能效益显著，大幅减少运营成本，满足恶劣电网环境的电力保护，为负载提供纯净、安全、稳定的电源。
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科华UPS电源在小型化和轻量化方面有哪些具体的产品设计和技术优化？科华UPS电源在小型化和轻量化方面的具体产品设计和技术优化包括：
1.采用更先进的半导体材料和器件：科华UPS电源在设计过程中采用了更先进的半导体材料和器件，例如采用氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等宽禁带半导体材料，以及采用更高效的MOSFET和IG∗∗等功率器件，以减小电路的体积和重量。
2.优化电路拓扑：科华UPS电源采用了优化的电路拓扑，例如三相半桥桥式电路，这种电路具有功率密度高、性能好、小型轻量化的优点。同时，采用更高效的整流和功率因数校正电路，以减少电路的体积和重量。
3.集成化设计：科华UPS电源将更多的功能集成在一个模块中，例如将整流、逆变、充电等功能集成在一个模块中，从而减小了系统的体积和重量。
4.采用轻质材料：科华UPS电源在产品设计中采用了轻质材料，例如采用高强度、轻质的塑料材料代替传统的金属材料，以减小产品的重量。
5.优化散热设计：科华UPS电源采用了优化的散热设计，例如采用高效的散热器、风扇等散热设备，以保证产品在小型化和轻量化的同时，具有良好的散热性能。
综上所述，科华UPS电源在小型化和轻量化方面的具体产品设计和技术优化包括采用先进的半导体材料和器件、优化电路拓扑、集成化设计、采用轻质材料和优化散热设计等。
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解密！一文读懂科华MR系列模块化储能UPS应用
1月28-29日，2023年2月电网企业代理购电价格已经陆续发布。根据北极星储能网统计，2月电网代购电价格中，浙江峰谷价差为全国最高，价格为1.32元/度。峰谷电价差超过0.7元以上的地区达到了24个省区。
如此高的电价差下，数据中心采用储能UPS既可峰谷电价套利，也可削峰填谷减少电网压力。特别是在数据中心多采用可靠的2N供电体系+双路供电保障的前提下，电池长期备用利用率低，电池成为“睡资产”。采用储能UPS既能实现UPS原有功能，也能提高备用电池利用率，充分利用“睡资产”，可谓优点多多……
科华储能UPS解决方案
储能UPS将储能电池与数据中心UPS进行有机结合，改善并最大限度提高数据中心节能程度和智能化管理水平，将成为数据中心能量管理的一种重要解决方案。
科华AI⁺ 技术助力科华MR系列模块化UPS进行全方位升级，配套S³锂电系统，实现储能UPS系统的功能、运行管理模式及性能等方面的全面提升，实现UPS的功能提升、供电可靠性及成本效益的均衡。
科华储能UPS的优势
◉ 经济效益提升：MR系列模块化UPS单模块最大充电电流100A，结合S³锂电大电流充放电能力，能够实现1天2充2放，充分利用峰谷电价差，提升经济效益。
◉ 1+1>2：MR系列模块化UPS和S³锂电进行紧密结合，将两者的优势进行紧密融合，打造超融合的储能UPS解决方案。
◉ 高可用性：MR系列模块化UPS和S³锂电储能UPS系统采用双模块化并联设计，功率模块N+X冗余，故障模块均可自动退出，不影响整个系统正常运行，支持热插拔，保障系统不间断运行，分钟级维护，提高系统可用性。
双模块化并联设计
◉ 安全可靠：S³锂电承继工业级安全设计理念，将锂电池应用深度电力电子化，电气物理双隔离，电源端口关机零电压；在线阵列式绝缘检测，防患于未然，电池绝缘失效提前预警；模块级消防，快速精准灭火，不扩散；三层BMS结构，层层保障系统安全。
三层BMS：安全、智能
全生命周期省电
采用AI⁺ 运维管理技术，智慧储能，利用S³锂电优势，利用峰谷电价差，全生命周期节省电费，减少运营成本，充分利用数据中心储能电池这个“睡资产”，提高储能电池利用率。
以某项目为例
单路
配置
UPS：系统功率600kW，配置科华MR系列MR33600模块化UPS，配置6个100K功率模块
电池：配置10柜100AH S³智能锂电，电池总电量10*69.1kWh=691kWh，负载满载后备时间：691kWh/600kW=1.15h（考虑电池电量无法全部放光，也满足1h备电需求）
“
经济
效益
以广东珠三角五市2023年2月份电价为例，为了方便计算，进行如下假设：
◉ 可用于储能放电的电池电量为600kWh，预留91.2kWh用于负载保电。单路负载率按照50%计算，每小时耗电量600*50%*1=300 kWh，2小时可将600kWh放光；在50%负载条件下，UPS充电功率最大为50%，2小时也可以将电池充满；剩余91.2kWh根据实际负载的后背时间为：91/300*60=18.1min（考虑电池电量无法全部放光，按照实际负载，实际备电时间10-15min），满足数据中心负载保电需求
◉ S³ 锂电按照10年生命周期，电池寿命线性折损，10年后电池最大剩余电量为原来的80%
◉ 充放电效率均为95%
◉ 锂电初始投资成本按照2500元/kWh进行计算
◉ 不考虑尖峰时段（考虑尖峰时段收益更高）
收益计算：
◉ 单路S³ 锂电系统的初始投资成本：
691*2500/10000=172.75（万元）（用于保电部分成本也计算在内）
◉ 每天2充2放节省电费：
1.22*600*0.95*2-0.73*600/0.95-0.29*600/0.95=746.6（元）
◉ 10年生命周期节省电费（考虑电池电量衰减）:
0.9*365*10*746.6/10000=245.26（万元）
◉ 收回成本年限：
172.75/245.26*10=7（年）
◉ 全生命周期收益：
245.26-172.75=72.51（万元）
结论：以系统功率600kW，备电时间1h为例，7年左右时间可以全部收回电池成本，按照10年生命周期计算，全生命周期利用峰谷电价差收益大于72.51万元。
储能UPS技术解密
如何
实现功率调度
◉ 峰谷电价设置
能够根据各地的不同电价，设置峰谷电价差，最大程度上实现峰谷电价套利。
◉ 储能UPS设置
a) 计划曲线模式
储能UPS工作于计划曲线模式时，客户根据电价自主设定计划曲线，工作指令由计划曲线下发。
b) EMS调度模式
储能UPS工作于EMS调度模式时，系统根据外接EMS调度指令进行电池管理：北向EMS下发储能UPS指令与电池功率/电流进行电池功率调度。
c) 电池安全SOC
通过合理设置电池安全SOC，满足负载保电需求，确保负载不断电。
“
储能UPS
工作原理
UPS通过对S³ 锂电的充放电主动控制，匹配电价进行削峰填谷，主要包括储能放电阶段、储能充电阶段和储能待机阶段。
◉ 储能放电阶段
a) 当调度指令为放电指令时，系统以电池放电为主要供电，市电输入为后备供电。
b) 当电池放电功率或电流小于设置值时，电池进行放电，市电输入为后备供电。
c) 当电池放电功率或电流大于设置值时，市电和电池联合供电。
市电电池联合供电
电池放电
◉ 储能充电阶段
当调度指令为充电指令时，系统以市电输入为主要供电，电池进行充电。
储能充电
◉ 储能待机阶段
a) 电价低谷时段进入平时段，充电功率设置为0，处于储能待机模式，电池不充电也不放电。
b) 电价高峰时段，电池进行放电，电池SOC低于电池安全SOC时，UPS退出储能放电模式，市电进行供电，保证后备用电安全，电池不充电也不放电，进入储能待机阶段。
储能待机
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负载保电
快速响应机制
◉ 储能放电模式下监测系统供电安全，当供电状态出现市电掉电时，退出储能放电模式，系统输出告警。
◉ 当突加超过电池输出功率限制的重载时，切换至正常联合供电状态。