核级品质保证，科华UPS电源全系“三电平”UPS 三大宝典

科华ups电源产品发展历程：

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。

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，始终承袭核级设计核级品质的 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UPS电源技术先进

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。

科华UPS电源优点

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

科华UPS电源三电平逆变电路。

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

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：

3

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。

科华UPS电源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。

产品优势

科华UPS电源YTR 系列 1-10kVA 塔机、科华UPS电源YTR 系列 1-10kVA 机架式、

科华UPS电源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www.kehua-dianyuan.com