用戶在(zai)購買大功率UPS的(de)時候(hou)，常(chang)常(chang)面(mian)臨在(zai)工頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)和高(gao)(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)之間進行選擇(ze)的(de)困惑(huo)。就UPS廠商方面(mian)而言，當(dang)然都認(ren)為(wei)是(shi)自(zi)己的(de)好，“公說(shuo)(shuo)公有理，婆說(shuo)(shuo)婆有理”。提供工頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)的(de)廠商說(shuo)(shuo)工頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)穩(wen)定性(xing)和可靠(kao)性(xing)高(gao)(gao)(gao)；提供高(gao)(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)的(de)廠商會說(shuo)(shuo)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)節(jie)省空(kong)間，成本相對(dui)較低等(deng)諸如此類的(de)說(shuo)(shuo)法。其(qi)實，工頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)和高(gao)(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)到底孰優(you)孰劣，很難一(yi)概而論，可以說(shuo)(shuo)各有利(li)弊。用戶應(ying)當(dang)在(zai)全(quan)面(mian)認(ren)識這(zhe)兩種UPS機(ji)(ji)型的(de)基(ji)礎上，客觀審視自(zi)身的(de)應(ying)用和需求，選擇(ze)適合自(zi)己需要的(de)產品(pin)。

　　工頻機和高頻機的原理分析

　　工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機和高(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機是(shi)(shi)按UPS的(de)(de)設計電(dian)(dian)路工(gong)作(zuo)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率來區分的(de)(de)。工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機是(shi)(shi)以傳統的(de)(de)模擬電(dian)(dian)路原理設計，由晶(jing)閘管(SCR)整(zheng)流器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、IGBT逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、旁路和工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)升壓(ya)(ya)隔離變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)組成(cheng)。因其整(zheng)流器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)作(zuo)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率均為工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)50Hz，顧名思義叫工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)UPS。高(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機通(tong)常由IGBT高(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)整(zheng)流器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、電(dian)(dian)池變(bian)(bian)換器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和旁路組成(cheng)。IGBT可以通(tong)過控(kong)(kong)制加在(zai)門(men)極(ji)的(de)(de)驅動來控(kong)(kong)制其開通(tong)與關(guan)斷，IGBT整(zheng)流器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)開關(guan)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率通(tong)常在(zai)幾(ji)千(qian)赫到幾(ji)十千(qian)赫，甚(shen)至高(gao)達上百千(qian)赫，遠遠高(gao)于工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)機，因此(ci)稱為高(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)UPS。

　　在(zai)工頻(pin)UPS電路(lu)(lu)中(zhong)，主路(lu)(lu)三相(xiang)交(jiao)流(liu)(liu)輸(shu)(shu)(shu)入經過(guo)換(huan)相(xiang)電感，接到三個(ge)SCR橋臂組成(cheng)的(de)整流(liu)(liu)器之(zhi)后變換(huan)成(cheng)直(zhi)流(liu)(liu)電壓，通(tong)過(guo)控(kong)(kong)制整流(liu)(liu)橋SCR的(de)導(dao)通(tong)角來調節(jie)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)直(zhi)流(liu)(liu)電壓值。由于(yu)SCR屬(shu)于(yu)半控(kong)(kong)器件，控(kong)(kong)制系統只(zhi)(zhi)能控(kong)(kong)制開(kai)(kai)通(tong)點，一旦SCR導(dao)通(tong)之(zhi)后，即使門極(ji)驅動(dong)撤消(xiao)，也無(wu)法關(guan)斷(duan)(duan)，只(zhi)(zhi)有(you)等到其電流(liu)(liu)為零之(zhi)后才(cai)能自(zi)然(ran)關(guan)斷(duan)(duan)，所(suo)以其開(kai)(kai)通(tong)和關(guan)斷(duan)(duan)均(jun)是(shi)基于(yu)一個(ge)工頻(pin)周期，不存在(zai)高頻(pin)的(de)開(kai)(kai)通(tong)和關(guan)斷(duan)(duan)控(kong)(kong)制。由于(yu)SCR整流(liu)(liu)器屬(shu)于(yu)降壓整流(liu)(liu)，所(suo)以直(zhi)流(liu)(liu)母(mu)線電壓經逆變輸(shu)(shu)(shu)出(chu)的(de)交(jiao)流(liu)(liu)電壓比輸(shu)(shu)(shu)入交(jiao)流(liu)(liu)電壓低，要(yao)使輸(shu)(shu)(shu)出(chu)相(xiang)電壓能夠得到恒(heng)定的(de)220V電壓，就(jiu)必須在(zai)逆變輸(shu)(shu)(shu)出(chu)增加升壓隔離變壓器。

　　相比而(er)言，高頻(pin)UPS整流屬于(yu)升(sheng)壓(ya)整流，其輸(shu)出(chu)(chu)直(zhi)流母線(xian)(xian)(xian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)比輸(shu)入線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)峰(feng)值高，一般典型值為800V左右，如果電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)直(zhi)接掛接母線(xian)(xian)(xian)，所需要(yao)的(de)標配電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)節(jie)數需要(yao)67節(jie)，這樣給實(shi)際應用帶來極大的(de)限(xian)制。因此(ci)(ci)一般高頻(pin)UPS會單獨(du)配置一個電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)變(bian)(bian)換(huan)器(qi)，市電(dian)(dian)(dian)(dian)正(zheng)常的(de)時候電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)變(bian)(bian)換(huan)器(qi)把(ba)800V的(de)母線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)降到電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)組(zu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)；市電(dian)(dian)(dian)(dian)故障或超限(xian)時，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)變(bian)(bian)換(huan)器(qi)把(ba)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)組(zu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)升(sheng)高到800V的(de)母線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。由于(yu)高頻(pin)機(ji)母線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)為800V左右，所以逆變(bian)(bian)器(qi)輸(shu)出(chu)(chu)相電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)可以直(zhi)接達(da)到220V，逆變(bian)(bian)器(qi)之后就(jiu)不(bu)再需要(yao)升(sheng)壓(ya)變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)。因此(ci)(ci)，有(you)無隔離(li)變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)是工頻(pin)機(ji)與高頻(pin)機(ji)在(zai)結(jie)構上的(de)主要(yao)區別。

　　UPS輸出隔離變壓器的作用

　　隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)(ya)器是利(li)用(yong)電磁感(gan)應原理，對配電或信號進(jin)行(xing)電氣(qi)隔(ge)離(li)的裝(zhuang)置(zhi)。隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)(ya)器在UPS中(zhong)通常(chang)(chang)被(bei)設計在逆變(bian)器的輸出端，可以(yi)起到增加(jia)UPS性能改善負載端供電質量(liang)的作用(yong)。通常(chang)(chang)，UPS的輸出隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)(ya)器有以(yi)下四大優(you)點:

　　降低零地電壓，優化UPS末端供電網絡

　　UPS的(de)逆變(bian)輸(shu)(shu)出安裝(zhuang)隔(ge)離(li)變(bian)壓器可(ke)以隔(ge)離(li)輸(shu)(shu)入和輸(shu)(shu)出之間的(de)電(dian)(dian)氣連接(jie)，從而(er)有效地(di)(di)降(jiang)低輸(shu)(shu)出的(de)零(ling)地(di)(di)電(dian)(dian)壓。由于(yu)隔(ge)離(li)變(bian)壓器的(de)副邊繞組采(cai)用Y型接(jie)法，中性點接(jie)地(di)(di)后產生新的(de)零(ling)線，從而(er)達(da)到降(jiang)低零(ling)地(di)(di)電(dian)(dian)壓的(de)目的(de)。事實上(shang)，HP、IBM、SUN的(de)小型機因(yin)(yin)為(wei)(wei)要保(bao)證精(jing)密(mi)的(de)計(ji)算能力與高(gao)可(ke)靠的(de)數(shu)據處理傳輸(shu)(shu)能力，都會對零(ling)地(di)(di)電(dian)(dian)壓有極高(gao)的(de)要求(qiu)，加裝(zhuang)隔(ge)離(li)變(bian)壓器可(ke)以徹底(di)解決因(yin)(yin)為(wei)(wei)零(ling)地(di)(di)電(dian)(dian)壓偏高(gao)所造成的(de)一(yi)些問題。

　　濾除負載端諧波，提高供電質量

　　隔(ge)離(li)(li)變壓(ya)器本身具有電(dian)感特性，輸出隔(ge)離(li)(li)變壓(ya)器可以濾除負載端的大(da)量低次諧波(bo)，減少(shao)高(gao)頻*，并可以使高(gao)次諧波(bo)大(da)幅度(du)衰減。采用電(dian)源隔(ge)離(li)(li)變壓(ya)器，可以有效地抑制竄入交流電(dian)源中(zhong)的噪聲*，提高(gao)設備的電(dian)磁兼容性。

　　增強過載短路保護能力，保護負載與UPS主機

　　由于其自(zi)身的(de)(de)(de)特(te)性(xing)，隔(ge)離(li)變壓器是UPS中(zhong)工作最為(wei)穩(wen)定的(de)(de)(de)器件。UPS在正常工作過程中(zhong)，如果(guo)遇到大的(de)(de)(de)短路電流，變壓器會產生反向電動勢，延緩短路電流對(dui)負載以及逆變器的(de)(de)(de)沖擊破壞(huai)，具有保護負載與UPS主機的(de)(de)(de)作用。

　　“通交流阻直流”，UPS故障時保護負載

　　高(gao)(gao)額UPS的(de)AC/DC變(bian)換部分(fen)(fen)采用高(gao)(gao)頻化設計，提高(gao)(gao)了(le)UPS的(de)輸(shu)(shu)入(ru)功率因數(0.98以上)及輸(shu)(shu)入(ru)電(dian)壓范圍，DC/AC逆變(bian)部分(fen)(fen)高(gao)(gao)頻化減少了(le)輸(shu)(shu)出濾(lv)波電(dian)感的(de)體(ti)積，功率密度大。由于無輸(shu)(shu)出隔(ge)離(li)變(bian)壓器，一旦逆變(bian)器橋臂的(de)IGBT被(bei)擊穿短(duan)路(lu)，BUS母線直(zhi)流高(gao)(gao)電(dian)壓將加到負載上，危及負載的(de)安全(quan)。輸(shu)(shu)出隔(ge)離(li)變(bian)壓器具(ju)有“通交流阻(zu)直(zhi)流”的(de)能力，可以解決此類問題，在UPS發生故(gu)障(zhang)時能夠使負載安全(quan)運行。

　　工頻機和高頻機的性能對比

　　在可靠性方面，工頻機要優于高頻機

　　工頻機采用晶閘管(SCR)整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)，該(gai)技(ji)術經過(guo)半個多(duo)世(shi)紀的(de)發展(zhan)和革新(xin)，已經非常成熟，其抗電流(liu)沖擊能力(li)(li)非常強。由(you)于SCR屬于半控(kong)器(qi)(qi)(qi)(qi)件，不(bu)會(hui)出現(xian)直通、誤(wu)觸發等(deng)故障(zhang)。相比而言(yan)，高(gao)頻機采用的(de)IGBT高(gao)頻整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)雖(sui)然開關頻率較高(gao)，但(dan)是IGBT工作(zuo)時有嚴格的(de)電壓(ya)、電流(liu)工作(zuo)區域(yu)，抗沖擊能力(li)(li)較低。因(yin)此在(zai)總體可靠(kao)性方面，IGBT整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)比SCR整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)低。

　　在環境適應性方面，高頻機要優于工頻機

　　高頻機是(shi)以(yi)微(wei)處(chu)理(li)(li)器(qi)作為(wei)處(chu)理(li)(li)控(kong)(kong)制(zhi)中(zhong)(zhong)心，將(jiang)繁雜的(de)硬件(jian)模擬電路(lu)燒錄于微(wei)處(chu)理(li)(li)器(qi)中(zhong)(zhong)，以(yi)軟(ruan)件(jian)程序(xu)的(de)方式(shi)來(lai)控(kong)(kong)制(zhi)UPS的(de)運行。因(yin)此(ci)，體積、重量(liang)等(deng)方面都有明顯(xian)的(de)降低，噪音也(ye)較小，對(dui)空間、環境影(ying)響小，因(yin)此(ci)比較適(shi)合于對(dui)可靠性(xing)要(yao)求不太苛刻(ke)的(de)辦(ban)公場所。正因(yin)為(wei)如此(ci)，許多(duo)廠(chang)家的(de)中(zhong)(zhong)小功率(lv)UPS普(pu)遍推(tui)出了高頻機。

　　在負載對零地電壓的要求方面，工頻機要優于高頻機

　　大功率三相高(gao)頻機(ji)零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)會引(yin)入(ru)整(zheng)流(liu)器并作為正(zheng)負母線(xian)的(de)中性點，這種結(jie)構就不可避(bi)免地造成(cheng)整(zheng)流(liu)器和逆變器高(gao)頻諧波耦(ou)合在零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)上，抬升(sheng)零(ling)(ling)(ling)(ling)地電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，造成(cheng)負載端零(ling)(ling)(ling)(ling)地電(dian)(dian)(dian)壓(ya)抬高(gao)，很難滿足IBM、HP等服(fu)務器廠家對零(ling)(ling)(ling)(ling)地電(dian)(dian)(dian)壓(ya)小于1V的(de)場地需求。另外，在市電(dian)(dian)(dian)和發電(dian)(dian)(dian)機(ji)切換時，高(gao)頻機(ji)往往因零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)缺失而必(bi)須轉旁路(lu)工(gong)作，在特定工(gong)況(kuang)下(xia)可能造成(cheng)負載閃斷(duan)的(de)重大故障。工(gong)頻機(ji)因整(zheng)流(liu)器不需要(yao)零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)參與工(gong)作，在零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)斷(duan)開時，UPS可以保持(chi)正(zheng)常供(gong)電(dian)(dian)(dian)。

　　結束語

　　從結構上講(jiang)，工(gong)(gong)頻(pin)機(ji)UPS和(he)高(gao)頻(pin)機(ji)UPS的(de)(de)差異(yi)主(zhu)(zhu)要(yao)表現在隔離變壓(ya)器上，而(er)工(gong)(gong)頻(pin)機(ji)對(dui)(dui)隔離變壓(ya)器的(de)(de)使用(yong)(yong)，在很大程(cheng)度上提(ti)升(sheng)了UPS的(de)(de)可靠性(xing)。從綜合性(xing)能方(fang)面(mian)來講(jiang)，工(gong)(gong)頻(pin)機(ji)和(he)高(gao)頻(pin)機(ji)則各(ge)有優劣，至少在當(dang)前，不(bu)存在誰(shui)取代誰(shui)的(de)(de)問題。用(yong)(yong)戶(hu)在選購設備的(de)(de)時(shi)候應(ying)當(dang)立(li)足于(yu)自身的(de)(de)實際需(xu)要(yao)，而(er)不(bu)是(shi)盲目(mu)跟從。比如，用(yong)(yong)戶(hu)要(yao)建設中大型的(de)(de)數(shu)據中心，那么對(dui)(dui)可靠性(xing)和(he)穩(wen)定性(xing)的(de)(de)要(yao)求(qiu)就應(ying)當(dang)放在第一位，大功(gong)率(lv)的(de)(de)工(gong)(gong)頻(pin)機(ji)UPS就應(ying)當(dang)是(shi)首(shou)選；如果(guo)是(shi)一般(ban)的(de)(de)辦(ban)公場所(suo)應(ying)用(yong)(yong)，或者主(zhu)(zhu)要(yao)考慮到設備對(dui)(dui)空間(jian)的(de)(de)占(zhan)用(yong)(yong)，則可以采用(yong)(yong)高(gao)頻(pin)機(ji)UPS。