高頻機型UPS的外接變壓器損壞負(fù)載

高頻機型UPS在中大功率的情況下，電池放電時系統(tǒng)效率就更不是問題提出者所說降低2的事情了。一般在中大功率的高頻機型UPS申，虛擬電源已遠不能滿足大電流輸出的要求，這時的電容器只能作為負(fù)載突變時補充電池內(nèi)阻過大而給不出前沿電流的問題。后面的大電流還是要靠大容量的電池組提供，如圖12所示。不論是圖12a) 所示的具有兩個直流電源的高頻機型UPS還是圖12(b)所示的只具有一個直流電源的高頻機型UPS，幾乎都至少采用了32節(jié)12V電池串聯(lián)或電壓相近的電池串聯(lián)方案。這些電池組的額定電壓都遠高于交流220V的峰值電壓310V。所以在市電斷電以后，充電環(huán)節(jié)也停止了工作，靠電池本身的能量來維持設(shè)定的后備時間，一直到電池電壓降低到逆變器關(guān)機電壓電平。這時的關(guān)機電壓電平一般在320一332V，這一點與工頻機型UPS逆變器的工作一樣，所以這2扎就不存在了。真正存在的倒是工頻機型UPS的輸出變壓器，見圖12(c)。這個變壓器占去了工頻機UPS近三分之二的空間和2以上的功耗。如果非要說"致命"的話，應(yīng)該到工頻機型UPS中去找。實際上有些人就是小題大做，工頻機型UPS盡管功耗大，但經(jīng)過這么多年的使用，也一直工作得很好，更沒人說這是個致命的問題。

高頻機型ups的外接變壓器會損壞負(fù)載

　　取消輸出隔離變壓器是高頻機型UPS的一大特點，也是一大優(yōu)點，因為它降低了系統(tǒng)功耗、體積、重量初價格?？捎械娜朔且涯玫舻倪@個變壓器再加上去，當(dāng)然這里有的用戶也有這樣的要求，不過用戶的要求大都是受了某些廠家的誤導(dǎo)所致，據(jù)說其目的是為了降低零地電壓。盡管如此，有的問題提出者還不放心，說是"零地電壓仍然偏高，仍然繼續(xù)危害用電設(shè)備的安全運行"。那就暫且給高頻機型UPS加上隔離變壓器，如圖13(a)所示，看一看這個論斷如何?？梢员容^一下圖13(a)和(b)兩個電路?，F(xiàn)在兩個逆變器的輸出都接人了變壓器，可以看出兩個逆變器的工作方式都是脈寬調(diào)制型式，調(diào)制頻率也都差不多，也可以說是一樣。所以從逆變器功率管的工作來說是沒有區(qū)別的;為了向負(fù)載送出正弦波電壓，就必須加裝低通濾渡器，將調(diào)制時的高頻成分濾掉，只允-隊-隊許 50Hz的正弦波通過，從圖中也可看出其二者都有這個濾波環(huán)節(jié)，只是高頻機型UPS的諧波濾波器在變壓器之前，而工頻機型UPS一的諧波濾波器在變壓器之后，就是說現(xiàn)在二者的這個環(huán)節(jié)不但有，而且一樣。所不同的是濾波環(huán)節(jié)與變壓器的位置。這樣一來就可以看出，在高頻機型UPS中，高次諧波在變壓器之前就被濾掉了，通過零線回到了直流BUS的負(fù)端，即高頻機型UPS的高次諧波根本沒迸人變壓器初級繞組。而工頻機型UPS的高次諧波是在變壓器后面才被濾掉的，換言之是在靠近負(fù)載端被濾掉的。這就出現(xiàn)了一個問題，按照問題提出者的說法，靠負(fù)載近的高次諧波形成的零地電壓加不到負(fù)載上去，也不影響負(fù)載的T作;反而是離負(fù)載遠的"此高次諧波形成的零地電壓一定會加到負(fù)載上去，繼續(xù)危害負(fù)載的安全運行。同樣的電路原理反而會得出兩種不同的結(jié)果，不知是分析出來的還是測量出來的這種結(jié)果。好象從'圖理論上就說不通。

　　有的地方說高頻機型UPS外加變壓器后還會帶來使設(shè)備燒毀的隱患。還說高頻機型UPS"一旦因故出現(xiàn)輸出停電或閃斷故障"時，外接隔離變壓器就會出現(xiàn)"反激型的瞬態(tài)尖峰電壓"，足以燒毀IT設(shè)備。當(dāng)輸入突然恢復(fù)供電時，又會導(dǎo)致并機系統(tǒng)"嚴(yán)重過載"，等等。令人不解的是，一樣的供電環(huán)節(jié)，一樣的功能，就是工頻機型換成了高頻機型，只一字之差，二者的結(jié)果就不一樣了。難道說工頻機型UPS就不會出現(xiàn)輸出停電或閃斷故障?即使出了故障，其變壓器會不會產(chǎn)生"反激型的瞬態(tài)尖峰電壓"?當(dāng)輸入突然恢復(fù)供電時，工頻機型UPS也不會導(dǎo)致并機系統(tǒng)嚴(yán)重過載。難道說外接隔離變壓器的影響是高頻機型UPS固有的嗎?對高頻機型UPS來說根本就沒有外加變壓器的必要。首先，如前所說零地電壓就不是千擾源，再說也沒有傳遞零地電壓的通道。影響用電設(shè)備的是常摸干擾，共模干擾是如何迸人用電設(shè)備的?圖14示出了常模干擾和共模干擾原理圖，若使干擾電壓起作用，就必須有能量，這里的能量就是電流與電壓相乘的功率，即干擾源與被干擾對象(用電設(shè)備)必須形成電流回路。從圖中可以看出，常模干擾電流是火線與零線之間的電壓形成的，可以隨著電源與負(fù)載形成電流回路。而共模電壓 (在這里是零地電壓)則是零線與地線之間的電壓，根本與用電設(shè)備形不成電流的閉環(huán)回路，不論是電壓還是電流都沒有到達用電設(shè)備的通道，又何談干擾?又何談"危害這些用電設(shè)備的安全運行"。

　　令人不解的是，同樣的變壓器接在高頻機型UPS逆變器的輸出就有那么多的"隱患"，而接在工頻機型UPS逆變器的輸出就具有了更優(yōu)異的抗"沖擊性"負(fù)載的能力。實際上這是電抗器或扼流圈的特性。暫且不說概念上的誤解，姑且把這個變壓器當(dāng)成電感性的，就是這個電感性在某種說法下:用在高頻機型 UPS逆變器的輸出端就會出現(xiàn)損壞用電設(shè)備的"反激型的瞬態(tài)尖峰電壓"，而用在工頻機型UPS逆變器的輸出就具有了更優(yōu)異的抗"沖擊性"負(fù)載的能力。不僅如此，還成了"跨接在UPS與整流濾波型非線性負(fù)載之間的'5OHz濾波器'，它將大幅度提高UPS承擔(dān)具有高峰比的沖擊性電流的能力"?？磥磉@個變壓器具有"智能化"的功能。不過，筆者倒是遇到了輸出接變壓器的供電系統(tǒng)燒毀UPS和電池的例子，而且燒的是工頻機。

例:北京某制造廠采用60OkVAUPS供電方案，如圖15所示。用5臺15OkVAUPS做"4+1"冗余并聯(lián)，輸出端是5個UPS輸出變壓器次級繞組并聯(lián)。負(fù)載中還有一臺30OkVA變壓器，可說是層層設(shè)防。但在電池模式供電時由于30OkVA負(fù)載變壓器開關(guān)S合閘，因負(fù)載變壓器的瞬時短路而導(dǎo)致了UPS部分燒毀和電池組起火，一舉燒毀了70余節(jié)1OOAh電池，5個變壓器沒起到任何所謂"緩沖"和"濾波器"的作用。

值得一提的是，有人把變壓器說成可以抗干擾，這又是一個基本概念問題。什么器件可以抗干擾?具有基本電路知識的人都知道，只有非線性器件或慣性器件才能抗干擾。變壓器是非線性鐵心工作在線性區(qū)，正因如此，它才使得傳輸波形不失真。變壓器的繞制關(guān)鍵就是力求漏感越小越好，零漏感最好。一個好的變壓器就幾乎是一個全線性的裝置，線性電路的特點就是不失真地傳輸波形輸入是什么波形輸出就照樣復(fù)制，這可以用雙蹤示波器來檢測。漏感大的變壓器因有電感是低質(zhì)變壓器，甚至是不合格產(chǎn)品，因為它降低了電源輸出電壓的動態(tài)性能。

當(dāng)然，專門的工頻機型UPS輸出變壓器為了從PWM解調(diào)出正弦波，特意在輸出變壓器繞制時留一點漏感，目的是利用此漏感和變壓器后面的電容器構(gòu)成LC濾波器。但這個漏感很小，以不影響UPS的輸出動態(tài)性能為度。

把高頻機型UPS的變壓器說得一無是處，其目的就是為了推出工頻機型UPS輸出變壓器的所謂高性能。有人說利用這個UPS的輸出變壓器來抗干擾，試問抗的是什么干擾?是UPS輸出變壓器前面來的干擾還是負(fù)載端來的干擾?抗所謂干擾的目的是什么，是為了保護后面的負(fù)載還是保護UPS的逆變器?要知道UPS逆變器的輸出電壓是良好的正弦波，沒有干擾。那『有"抗"來自負(fù)載的干擾。但負(fù)載端來的所謂干擾是負(fù)載的正常工作造成的。因為以往的負(fù)載設(shè)備多為輸入功率因數(shù)較低的整流濾波負(fù)載，對UPS的輸出電壓正弦波造成了一定程度的破壞，一般稱之為"干擾"，而這個所謂的"干擾"就是負(fù)載工作后破壞電壓的"結(jié)果"。這個破壞電壓的結(jié)果靠近負(fù)載端最大，從UPS輸出端到負(fù)載的距離越遠、導(dǎo)線越細(xì)、經(jīng)過的觸點越多，這個失真就越大;相反，這個失真在UPS輸出端最小，這并不是什么變壓器能抗干擾的結(jié)果，而是其本來的面目。

如果兩個功率相同的UPS帶同樣的負(fù)載，其UPS輸出端都是很好的正弦波，到了負(fù)載端就變成了失真波形。這是因為負(fù)載的整流濾波電路索取的不是正弦波電流，而是平均或有效值數(shù)倍的脈沖電流，這個電流必然在傳輸線上與傳輸線的分布阻抗形成壓降，由于脈沖電流只在正弦電壓波的峰值附近形成，所以這個壓降只在峰值附近形成，到達負(fù)載的電壓波峰值必須從輸出電壓峰值上減去沿路壓降值，所以才形成削頂?shù)氖д?。UPS機柜輸出端電壓的波形取決于UPS內(nèi)阻的大小，所以負(fù)載端的失真大和UPS端的失真小與變壓器沒有關(guān)系，而且也不是什么干擾，更不是什么變壓器抗干擾的結(jié)果。而且不論是工頻機型UPS還是高頻機型UPS，在這方面的結(jié)果都是一樣的。至于在UPS輸出帶負(fù)載之間電纜上的"毛刺"也是由負(fù)載的非線性破壞電壓的波形和傳輸所致，也不是什么所謂的干擾。

在UPS輸出端口這個干擾幅度已微乎其微，不用抗?？垢蓴_的目的不外乎要保護什么。在這里和這個輸出變壓器打交道的只有兩個目標(biāo):前面的逆變器和后面的負(fù)載設(shè)備。前面已經(jīng)知道，這個所謂干擾是負(fù)載正常工作后留下的結(jié)果，屬正常工作范圍，所以用不著保護;前面的逆變器跟前都有電容器，而且這里的輸出電壓正弦波很好，沒有所謂"干擾"，也用不著變壓器無的放矢。所以這里所大力宣揚的變壓器抗干擾是"虛晃一槍"，是"無的放矢"。

總之，在貶低高頻機型UPS的市場上，有的宣傳者利用所謂"分析"的手段或不合格產(chǎn)品的性能制造出一些所謂"潛在"和"隱患"之類的懸念，以誤導(dǎo)用戶。這些爭論其申不乏是理論水平和基本概念問題，但無論如何誤導(dǎo)用戶是不應(yīng)該的，更不應(yīng)該與當(dāng)今國家節(jié)能減排的政策相違背。