高頻機(jī)型UPS的外接變壓器損壞負(fù)載

高頻機(jī)型UPS在中大功率的情況下，電池放電時(shí)系統(tǒng)效率就更不是問(wèn)題提出者所說(shuō)降低2的事情了。一般在中大功率的高頻機(jī)型UPS申，虛擬電源已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足大電流輸出的要求，這時(shí)的電容器只能作為負(fù)載突變時(shí)補(bǔ)充電池內(nèi)阻過(guò)大而給不出前沿電流的問(wèn)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(gè)直流電源的高頻機(jī)型UPS還是圖12(b)所示的只具有一個(gè)直流電源的高頻機(jī)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(yuǎn)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(lái)維持設(shè)定的后備時(shí)間，一直到電池電壓降低到逆變器關(guān)機(jī)電壓電平。這時(shí)的關(guān)機(jī)電壓電平一般在320一332V，這一點(diǎn)與工頻機(jī)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(jī)型UPS的輸出變壓器，見(jiàn)圖12(c)。這個(gè)變壓器占去了工頻機(jī)UPS近三分之二的空間和2以上的功耗。如果非要說(shuō)"致命"的話，應(yīng)該到工頻機(jī)型UPS中去找。實(shí)際上有些人就是小題大做，工頻機(jī)型UPS盡管功耗大，但經(jīng)過(guò)這么多年的使用，也一直工作得很好，更沒(méi)人說(shuō)這是個(gè)致命的問(wèn)題。

高頻機(jī)型ups的外接變壓器會(huì)損壞負(fù)載

　　取消輸出隔離變壓器是高頻機(jī)型UPS的一大特點(diǎn)，也是一大優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗档土讼到y(tǒng)功耗、體積、重量初價(jià)格。可有的人非要把拿掉的這個(gè)變壓器再加上去，當(dāng)然這里有的用戶(hù)也有這樣的要求，不過(guò)用戶(hù)的要求大都是受了某些廠家的誤導(dǎo)所致，據(jù)說(shuō)其目的是為了降低零地電壓。盡管如此，有的問(wèn)題提出者還不放心，說(shuō)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(yùn)行"。那就暫且給高頻機(jī)型UPS加上隔離變壓器，如圖13(a)所示，看一看這個(gè)論斷如何。可以比較一下圖13(a)和(b)兩個(gè)電路?，F(xiàn)在兩個(gè)逆變器的輸出都接人了變壓器，可以看出兩個(gè)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(shuō)是一樣。所以從逆變器功率管的工作來(lái)說(shuō)是沒(méi)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(shí)的高頻成分濾掉，只允-隊(duì)-隊(duì)許 50Hz的正弦波通過(guò)，從圖中也可看出其二者都有這個(gè)濾波環(huán)節(jié)，只是高頻機(jī)型UPS的諧波濾波器在變壓器之前，而工頻機(jī)型UPS一的諧波濾波器在變壓器之后，就是說(shuō)現(xiàn)在二者的這個(gè)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(lái)就可以看出，在高頻機(jī)型UPS中，高次諧波在變壓器之前就被濾掉了，通過(guò)零線回到了直流BUS的負(fù)端，即高頻機(jī)型UPS的高次諧波根本沒(méi)迸人變壓器初級(jí)繞組。而工頻機(jī)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(gè)問(wèn)題，按照問(wèn)題提出者的說(shuō)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(yuǎn)的"此高次諧波形成的零地電壓一定會(huì)加到負(fù)載上去，繼續(xù)危害負(fù)載的安全運(yùn)行。同樣的電路原理反而會(huì)得出兩種不同的結(jié)果，不知是分析出來(lái)的還是測(cè)量出來(lái)的這種結(jié)果。好象從'圖理論上就說(shuō)不通。

　　有的地方說(shuō)高頻機(jī)型UPS外加變壓器后還會(huì)帶來(lái)使設(shè)備燒毀的隱患。還說(shuō)高頻機(jī)型UPS"一旦因故出現(xiàn)輸出停電或閃斷故障"時(shí)，外接隔離變壓器就會(huì)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(shí)，又會(huì)導(dǎo)致并機(jī)系統(tǒng)"嚴(yán)重過(guò)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(jī)型換成了高頻機(jī)型，只一字之差，二者的結(jié)果就不一樣了。難道說(shuō)工頻機(jī)型UPS就不會(huì)出現(xiàn)輸出停電或閃斷故障?即使出了故障，其變壓器會(huì)不會(huì)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(shí)，工頻機(jī)型UPS也不會(huì)導(dǎo)致并機(jī)系統(tǒng)嚴(yán)重過(guò)載。難道說(shuō)外接隔離變壓器的影響是高頻機(jī)型UPS固有的嗎?對(duì)高頻機(jī)型UPS來(lái)說(shuō)根本就沒(méi)有外加變壓器的必要。首先，如前所說(shuō)零地電壓就不是千擾源，再說(shuō)也沒(méi)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(duì)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(méi)有到達(dá)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(yùn)行"。

　　令人不解的是，同樣的變壓器接在高頻機(jī)型UPS逆變器的輸出就有那么多的"隱患"，而接在工頻機(jī)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(shí)際上這是電抗器或扼流圈的特性。暫且不說(shuō)概念上的誤解，姑且把這個(gè)變壓器當(dāng)成電感性的，就是這個(gè)電感性在某種說(shuō)法下:用在高頻機(jī)型 UPS逆變器的輸出端就會(huì)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(jī)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?lái)這個(gè)變壓器具有"智能化"的功能。不過(guò)，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(jī)。

例:北京某制造廠采用60OkVAUPS供電方案，如圖15所示。用5臺(tái)15OkVAUPS做"4+1"冗余并聯(lián)，輸出端是5個(gè)UPS輸出變壓器次級(jí)繞組并聯(lián)。負(fù)載中還有一臺(tái)30OkVA變壓器，可說(shuō)是層層設(shè)防。但在電池模式供電時(shí)由于30OkVA負(fù)載變壓器開(kāi)關(guān)S合閘，因負(fù)載變壓器的瞬時(shí)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(gè)變壓器沒(méi)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(shuō)成可以抗干擾，這又是一個(gè)基本概念問(wèn)題。什么器件可以抗干擾?具有基本電路知識(shí)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(gè)好的變壓器就幾乎是一個(gè)全線性的裝置，線性電路的特點(diǎn)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(lái)檢測(cè)。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?yàn)樗档土穗娫摧敵鲭妷旱膭?dòng)態(tài)性能。

當(dāng)然，專(zhuān)門(mén)的工頻機(jī)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(shí)留一點(diǎn)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(gè)漏感很小，以不影響UPS的輸出動(dòng)態(tài)性能為度。

把高頻機(jī)型UPS的變壓器說(shuō)得一無(wú)是處，其目的就是為了推出工頻機(jī)型UPS輸出變壓器的所謂高性能。有人說(shuō)利用這個(gè)UPS的輸出變壓器來(lái)抗干擾，試問(wèn)抗的是什么干擾?是UPS輸出變壓器前面來(lái)的干擾還是負(fù)載端來(lái)的干擾?抗所謂干擾的目的是什么，是為了保護(hù)后面的負(fù)載還是保護(hù)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(méi)有干擾。那『有"抗"來(lái)自負(fù)載的干擾。但負(fù)載端來(lái)的所謂干擾是負(fù)載的正常工作造成的。因?yàn)橐酝呢?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(duì)UPS的輸出電壓正弦波造成了一定程度的破壞，一般稱(chēng)之為"干擾"，而這個(gè)所謂的"干擾"就是負(fù)載工作后破壞電壓的"結(jié)果"。這個(gè)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(yuǎn)、導(dǎo)線越細(xì)、經(jīng)過(guò)的觸點(diǎn)越多，這個(gè)失真就越大;相反，這個(gè)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(lái)的面目。

如果兩個(gè)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?yàn)樨?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(gè)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(gè)壓降只在峰值附近形成，到達(dá)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(jī)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(méi)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(jī)型UPS還是高頻機(jī)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(gè)干擾幅度已微乎其微，不用抗?？垢蓴_的目的不外乎要保護(hù)什么。在這里和這個(gè)輸出變壓器打交道的只有兩個(gè)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(gè)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(hù);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(méi)有所謂"干擾"，也用不著變壓器無(wú)的放矢。所以這里所大力宣揚(yáng)的變壓器抗干擾是"虛晃一槍"，是"無(wú)的放矢"。

總之，在貶低高頻機(jī)型UPS的市場(chǎng)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(lèi)的懸念，以誤導(dǎo)用戶(hù)。這些爭(zhēng)論其申不乏是理論水平和基本概念問(wèn)題，但無(wú)論如何誤導(dǎo)用戶(hù)是不應(yīng)該的，更不應(yīng)該與當(dāng)今國(guó)家節(jié)能減排的政策相違背。