1.前言根據(jù)歷史發(fā)展規(guī)律，目前，工頻機(jī)型和高頻UPS電源正處于更換UPS的過(guò)渡期，在此期間，之前沒(méi)有被人們注意到的輸出變壓器成為了“商品"。主要原因是：據(jù)說(shuō)這款變壓器可以抗*。所以不只是工頻機(jī).
一、前言
按照歷史發(fā)展規(guī)律，現(xiàn)在正處于高頻UPS取代工頻機(jī)型UPS的過(guò)渡期。在這個(gè)時(shí)期，以前沒(méi)有被人們注意到的輸出變壓器成為了“商品"。主要原因是這個(gè)變壓器據(jù)說(shuō)抗干擾。因此，不但工頻機(jī)型UPS的變壓器穩(wěn)定了抗干擾功能，在輸出端還必須加上取消了該變壓器的高頻UPS。這樣一來(lái)，人們的印象就好像高頻UPS取消變壓器的做法是在浪費(fèi)時(shí)間，反而成了落后產(chǎn)品。可見(jiàn)宣傳的“魅力"有多大！難怪有些用戶對(duì)沒(méi)有輸出變壓器的高頻UPS持懷疑態(tài)度：沒(méi)有變壓器就沒(méi)有抗干擾！
如果以上宣傳是事實(shí)，那么高頻UPS真的沒(méi)有空間了?？上У氖?，UPS輸出變壓器能抗干擾"是“漫無(wú)目的"的！要說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，首先要解決以下問(wèn)題：
輸出變壓器的抗干擾目的是什么？UPS輸出變壓器抗什么干擾？UPS輸出變壓器電路是否有干擾？這些問(wèn)題搞清楚了，結(jié)論就出來(lái)了。
二、UPS輸出變壓器的抗干擾目的是什么？
這個(gè)問(wèn)題很容易回答。抗干擾的目的是保護(hù)設(shè)備和電路不受損壞。圖1顯示了兩個(gè)不間斷電源系統(tǒng)的原理方框圖。因?yàn)檫@里說(shuō)的是輸出變壓器，所以不涉及整流器。從圖1(a)可以看出，變壓器的抗干擾目的是保護(hù)前逆變器和后負(fù)載電路。也就是說(shuō)，該變壓器可以防止來(lái)自逆變器的干擾損壞負(fù)載電路或來(lái)自負(fù)載的干擾損壞逆變器。除了這兩個(gè)，沒(méi)有第三個(gè)。
(一)工頻機(jī)型不間斷電源供電示意圖
(二)高頻型號(hào)不間斷電源示意圖
圖1 方框圖不間斷電源供電原理
首先，無(wú)論是高頻UPS還是工頻機(jī)型UPS，在相同的規(guī)格下，兩者的逆變器和負(fù)載都是一樣的。由于工頻機(jī)型UPS的逆變器需要保護(hù)，按照變壓器宣傳員的理論，高頻UPS的逆變器因?yàn)闆](méi)有變壓器隔離，所以是沒(méi)有保護(hù)的，所以應(yīng)該是受到負(fù)載干擾而損壞，也就是說(shuō)應(yīng)該是頻繁損壞。實(shí)踐證明，該變頻器沒(méi)有損壞，運(yùn)行良好。比如近三年，某品牌高頻UPS安裝了250千伏安到600千伏安的近300臺(tái)，沒(méi)有任何逆變器損壞，這在工頻機(jī)型UPS中也是罕見(jiàn)的。至于負(fù)載，只是一個(gè)功率單元，對(duì)逆變器不發(fā)送干擾，也不能發(fā)送。此外，逆變器不是干擾源。在這一點(diǎn)上，用示波器測(cè)量就可以看得很清楚。因此，工頻機(jī)型UPS的輸出變壓器在這里不是保護(hù)環(huán)節(jié)。3.工頻型號(hào)的UPS輸出變壓器抗什么干擾？
我們已經(jīng)討論了工頻不間斷電源的輸出變壓器。既然不是這里的保護(hù)環(huán)節(jié)，它的抗干擾目的是什么？真正的問(wèn)題是：這里的變壓器真的抗干擾嗎？圖5為工頻不間斷電源供電線路電氣示意圖。圖中兩點(diǎn)AB表示UPS的輸出。在這兩點(diǎn)AB，UPS輸出電壓UUPS的波形失真一般應(yīng)小于5%(這是指標(biāo)的要求)，是一個(gè)好的正弦波，如圖所示。但是在負(fù)載端，電壓UL的波形是失真的。這種扭曲是如何形成的？，負(fù)載端的工作電流IL是正弦波電壓峰值對(duì)應(yīng)的脈沖電流。雖然UPS的輸出端AB是很好的正弦波，但是電源和負(fù)載端之間有一定的距離，電纜有阻抗，所以電纜的長(zhǎng)度決定了阻抗RW:
(1)
圖2不間斷電源供電線路電氣示意圖
其中RW是指電纜在一定長(zhǎng)度l時(shí)的阻抗。
電纜材料的電阻率
l型電纜長(zhǎng)度
s形電纜橫截面積
XL-長(zhǎng)度為l的電纜電抗
電纜上電流引起的脈沖壓降：
URw=ILRW (2)
因此，負(fù)載端的電壓為：
UL=UUPS-ILR (3)
從公式(1)可以看出，在負(fù)載端，因?yàn)镽W很大，所以脈沖壓降也很大。從不間斷電源輸出的正弦波中減去該線路上的脈沖壓降后，會(huì)形成失真的波形。在AB的兩端，因?yàn)閘=0，RW=0，這里的電壓波形還是很好的正弦波。
也就是說(shuō)，在變壓器的輸入端，逆變器發(fā)出的是規(guī)則的PWM波形而不是干擾，變壓器不需要抵抗。負(fù)載端的失真波形是負(fù)載正常運(yùn)行留下的陰影，并不是干擾，更不會(huì)傳遞到變壓器的輸出端，所以這里沒(méi)有變壓器要抵抗的干擾。換句話說(shuō)，該變壓器的輸入和輸出端沒(méi)有干擾。這是UPS輸出電壓的原貌，不是變壓器的功勞。據(jù)說(shuō)這里是抗干擾的，只是漫無(wú)目的！此外，不間斷電源的輸出變壓器是一個(gè)一直處于無(wú)干擾環(huán)境中的環(huán)節(jié)。怎么才能斷定它有抗干擾能力？UPS，一個(gè)沒(méi)有輸出變壓器的高頻型號(hào)，也是一個(gè)一直處于無(wú)干擾環(huán)境的環(huán)節(jié)。怎么會(huì)沒(méi)有抗干擾能力？就像兩個(gè)一直生活在高山上的兄弟，除了山上的一條小溪，再也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)江河湖海。一個(gè)“智者"憑什么斷定其中一個(gè)有游泳能力，而另一個(gè)沒(méi)有？因此，UPS的輸出變壓器除了變換電壓并在其位置產(chǎn)生零點(diǎn)外，沒(méi)有做第三件事。
第四，高頻UPS加輸出隔離變壓器是“畫(huà)蛇添足"
無(wú)論是在理論上還是在實(shí)際應(yīng)用中，都可以看出，這條線路從兩臺(tái)UPS的輸出端到負(fù)載端的供電效果是一樣的：有無(wú)變壓器都是一樣的，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。既然如此，為什么還要加這個(gè)隔離變壓器呢？這主要是因?yàn)椤白冃谓饎偰芸垢蓴_"的誤導(dǎo)宣傳。為了鞏固“變壓器能抗干擾"的神話地位，“智者"必須要求高頻UPS加裝這種變壓器，以示這一理論的正確性，如圖4(b)所示。不幸的是，沒(méi)有人能在不間斷電源的輸出端發(fā)送干擾。如前所述，這里沒(méi)有干擾。此外，變壓器根本沒(méi)有抗干擾功能。作者已經(jīng)在許多文章和書(shū)中討論過(guò)這一點(diǎn)。所以，如果我們堅(jiān)持在這里增加一個(gè)變壓器，豈不是“畫(huà)蛇添足"？
(一)高頻不間斷電源供電系統(tǒng)的原始結(jié)構(gòu)
帶隔離變壓器的高頻不間斷電源系統(tǒng)
圖4帶隔離變壓器和不帶隔離變壓器的高頻UPS電氣原理圖
加這個(gè)變壓器一定不能理解為“錦上添花"。錦上添花意味著沒(méi)有它就沒(méi)有多少。這里不一樣，不但“多"，還會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。這就像一條寬敞平坦的路，必須切斷才能建橋。會(huì)有什么后果？增加了車(chē)輛爬坡的汽油消耗，在橋面的情況下會(huì)影響交通，比如突然下大雪，車(chē)因?yàn)榛那闆r爬不起來(lái)，甚至下坡的時(shí)候還會(huì)有碰撞的危險(xiǎn)。這導(dǎo)致交通中斷。不間斷電源也是如此：投資和占地面積增加，功耗增加，多了一個(gè)故障點(diǎn)。這就是花錢(qián)買(mǎi)的不靠譜因素，這也是沒(méi)人想做的！
另一個(gè)危害是，如果增加這個(gè)變壓器，當(dāng)有多臺(tái)并聯(lián)機(jī)時(shí)，原本沒(méi)有環(huán)流的高頻UPS(如圖5(b))會(huì)有環(huán)流，如圖5(a)所示。
(一)帶輸出變壓器的不間斷電源并聯(lián)原理圖
(二)不帶輸出變壓器的不間斷電源并聯(lián)示意圖
圖5帶和不帶輸出變壓器的不間斷電源并聯(lián)
從圖5(a)可以看出，由于各種參數(shù)的不同，兩個(gè)UPS電源變壓器的二次電壓不同，表面電壓互感器的內(nèi)阻為毫歐，也會(huì)導(dǎo)致環(huán)流。而且，由于這個(gè)循環(huán)路徑中幾乎沒(méi)有障礙物，即使很小的電壓差也會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的電流；UPS，一個(gè)沒(méi)有變壓器的高頻型號(hào)，就不一樣了。即使有和變壓器一樣的電壓差，這個(gè)電壓也會(huì)因?yàn)槁窂缴嫌泻芏嗾系K而早早被吃掉(如圖(b) 中虛線)。因此，不需要考慮高頻UPS的并聯(lián)循環(huán)。
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