用戶(hu)在(zai)購買大功率UPS的(de)(de)時(shi)候，常常面(mian)(mian)臨在(zai)工頻機和(he)高(gao)(gao)(gao)頻機之間進行選擇的(de)(de)困惑(huo)。就UPS廠(chang)(chang)商方(fang)面(mian)(mian)而言，當然都認(ren)為(wei)是(shi)自己(ji)的(de)(de)好，“公說(shuo)(shuo)公有理，婆(po)說(shuo)(shuo)婆(po)有理”。提(ti)供(gong)工頻機的(de)(de)廠(chang)(chang)商說(shuo)(shuo)工頻機穩定性和(he)可靠(kao)性高(gao)(gao)(gao)；提(ti)供(gong)高(gao)(gao)(gao)頻機的(de)(de)廠(chang)(chang)商會說(shuo)(shuo)高(gao)(gao)(gao)頻機節省空間，成(cheng)本相對較低等諸如此(ci)類的(de)(de)說(shuo)(shuo)法。其(qi)實(shi)，工頻機和(he)高(gao)(gao)(gao)頻機到底(di)孰優(you)孰劣，很(hen)難一概而論，可以說(shuo)(shuo)各有利弊。用戶(hu)應(ying)當在(zai)全面(mian)(mian)認(ren)識這(zhe)兩(liang)種UPS機型的(de)(de)基礎上，客(ke)觀審視自身的(de)(de)應(ying)用和(he)需(xu)求，選擇適(shi)合自己(ji)需(xu)要的(de)(de)產品。

　　工頻機和高頻機的原理分析

　　工(gong)(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)和(he)高(gao)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)是按UPS的(de)(de)(de)設計電(dian)路工(gong)(gong)(gong)作頻(pin)(pin)率來區分的(de)(de)(de)。工(gong)(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)是以傳統的(de)(de)(de)模擬電(dian)路原理設計，由(you)晶閘管(guan)(SCR)整流(liu)器(qi)(qi)(qi)、IGBT逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)(qi)(qi)、旁(pang)路和(he)工(gong)(gong)(gong)頻(pin)(pin)升壓(ya)(ya)隔(ge)離(li)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)組成。因其整流(liu)器(qi)(qi)(qi)和(he)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)(gong)作頻(pin)(pin)率均(jun)為工(gong)(gong)(gong)頻(pin)(pin)50Hz，顧名思義叫(jiao)工(gong)(gong)(gong)頻(pin)(pin)UPS。高(gao)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)通(tong)常(chang)由(you)IGBT高(gao)頻(pin)(pin)整流(liu)器(qi)(qi)(qi)、電(dian)池(chi)變(bian)(bian)換器(qi)(qi)(qi)、逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)(qi)(qi)和(he)旁(pang)路組成。IGBT可以通(tong)過控制加在門極的(de)(de)(de)驅(qu)動來控制其開(kai)通(tong)與關斷，IGBT整流(liu)器(qi)(qi)(qi)開(kai)關頻(pin)(pin)率通(tong)常(chang)在幾(ji)千赫到幾(ji)十千赫，甚至高(gao)達上百(bai)千赫，遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于工(gong)(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)，因此稱為高(gao)頻(pin)(pin)UPS。

　　在(zai)工頻UPS電(dian)(dian)路中，主路三相(xiang)交流(liu)(liu)(liu)(liu)輸(shu)入經(jing)(jing)過換(huan)相(xiang)電(dian)(dian)感，接到三個SCR橋(qiao)臂組成的(de)(de)整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi)之(zhi)后(hou)(hou)變換(huan)成直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，通(tong)(tong)過控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)橋(qiao)SCR的(de)(de)導(dao)通(tong)(tong)角來(lai)調節輸(shu)出直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)值。由于(yu)SCR屬于(yu)半控(kong)(kong)器(qi)件，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)只能控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)開(kai)通(tong)(tong)點，一(yi)旦SCR導(dao)通(tong)(tong)之(zhi)后(hou)(hou)，即使門極驅動撤(che)消(xiao)，也無法關斷(duan)，只有(you)等到其電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)為(wei)零(ling)之(zhi)后(hou)(hou)才能自然關斷(duan)，所(suo)以其開(kai)通(tong)(tong)和關斷(duan)均是基(ji)于(yu)一(yi)個工頻周期，不存(cun)在(zai)高頻的(de)(de)開(kai)通(tong)(tong)和關斷(duan)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。由于(yu)SCR整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi)屬于(yu)降壓(ya)(ya)(ya)整(zheng)(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)，所(suo)以直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)母(mu)線(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)經(jing)(jing)逆變輸(shu)出的(de)(de)交流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)比輸(shu)入交流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)低(di)，要使輸(shu)出相(xiang)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)能夠得到恒定(ding)的(de)(de)220V電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，就必須在(zai)逆變輸(shu)出增(zeng)加升壓(ya)(ya)(ya)隔離變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)。

　　相比(bi)(bi)而(er)言，高(gao)(gao)(gao)頻(pin)UPS整(zheng)流(liu)屬于升壓(ya)(ya)(ya)(ya)整(zheng)流(liu)，其輸(shu)(shu)出直(zhi)(zhi)流(liu)母線的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)比(bi)(bi)輸(shu)(shu)入線電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)峰值高(gao)(gao)(gao)，一(yi)般典型值為800V左右，如(ru)果電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)直(zhi)(zhi)接掛接母線，所(suo)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)標配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)節數需(xu)要(yao)67節，這(zhe)樣給實際(ji)應用帶來(lai)極大的(de)(de)(de)限(xian)制。因(yin)此一(yi)般高(gao)(gao)(gao)頻(pin)UPS會(hui)單(dan)獨(du)配(pei)置一(yi)個電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變(bian)換(huan)器(qi)(qi)，市電(dian)(dian)(dian)(dian)正常(chang)的(de)(de)(de)時候(hou)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)變(bian)換(huan)器(qi)(qi)把800V的(de)(de)(de)母線電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)降到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)；市電(dian)(dian)(dian)(dian)故障(zhang)或超限(xian)時，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)變(bian)換(huan)器(qi)(qi)把電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)升高(gao)(gao)(gao)到(dao)800V的(de)(de)(de)母線電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。由于高(gao)(gao)(gao)頻(pin)機(ji)母線電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)為800V左右，所(suo)以逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)輸(shu)(shu)出相電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)可以直(zhi)(zhi)接達到(dao)220V，逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)之后就不再需(xu)要(yao)升壓(ya)(ya)(ya)(ya)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)。因(yin)此，有無隔(ge)離變(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)是工頻(pin)機(ji)與高(gao)(gao)(gao)頻(pin)機(ji)在結構上的(de)(de)(de)主要(yao)區別。

　　UPS輸出隔離變壓器的作用

　　隔離(li)變(bian)壓器是(shi)利用(yong)電(dian)(dian)磁(ci)感(gan)應原(yuan)理(li)，對配(pei)電(dian)(dian)或(huo)信號(hao)進行電(dian)(dian)氣隔離(li)的裝置(zhi)。隔離(li)變(bian)壓器在UPS中通常被設計在逆變(bian)器的輸(shu)(shu)出端，可(ke)以起到增加UPS性能改善負載端供電(dian)(dian)質量的作用(yong)。通常，UPS的輸(shu)(shu)出隔離(li)變(bian)壓器有以下四大(da)優點:

　　降低零地電壓，優化UPS末端供電網絡

　　UPS的(de)(de)(de)(de)逆變輸(shu)出安(an)裝隔(ge)離變壓器(qi)可(ke)以(yi)隔(ge)離輸(shu)入和輸(shu)出之間的(de)(de)(de)(de)電(dian)氣連接，從而有效地降低(di)(di)輸(shu)出的(de)(de)(de)(de)零地電(dian)壓。由(you)于隔(ge)離變壓器(qi)的(de)(de)(de)(de)副(fu)邊繞組采(cai)用Y型接法，中性點接地后產生新的(de)(de)(de)(de)零線，從而達到降低(di)(di)零地電(dian)壓的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。事實上(shang)，HP、IBM、SUN的(de)(de)(de)(de)小型機(ji)因為要(yao)保證精密的(de)(de)(de)(de)計算能力(li)與高可(ke)靠(kao)的(de)(de)(de)(de)數據處理傳輸(shu)能力(li)，都(dou)會對零地電(dian)壓有極高的(de)(de)(de)(de)要(yao)求，加裝隔(ge)離變壓器(qi)可(ke)以(yi)徹底解決因為零地電(dian)壓偏(pian)高所造(zao)成的(de)(de)(de)(de)一些問題。

　　濾除負載端諧波，提高供電質量

　　隔(ge)離變壓器本身具有電(dian)感(gan)特性，輸出隔(ge)離變壓器可(ke)(ke)以(yi)濾(lv)除負載(zai)端的(de)大量(liang)低次諧(xie)波，減(jian)少高頻(pin)*，并可(ke)(ke)以(yi)使高次諧(xie)波大幅度(du)衰減(jian)。采用電(dian)源隔(ge)離變壓器，可(ke)(ke)以(yi)有效地(di)抑制竄入交流電(dian)源中的(de)噪聲*，提高設備的(de)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(shen)的(de)特(te)性，隔離變(bian)壓(ya)器是UPS中(zhong)工作(zuo)最(zui)為穩定的(de)器件。UPS在正常工作(zuo)過程中(zhong)，如(ru)果(guo)遇到大的(de)短(duan)(duan)路(lu)電流，變(bian)壓(ya)器會產生反向電動勢，延(yan)緩(huan)短(duan)(duan)路(lu)電流對負(fu)載(zai)以及逆變(bian)器的(de)沖擊破壞(huai)，具有保護負(fu)載(zai)與UPS主機(ji)的(de)作(zuo)用。

　　“通交流阻直流”，UPS故障時保護負載

　　高(gao)額(e)UPS的(de)(de)AC/DC變換部分(fen)采(cai)用高(gao)頻(pin)化設計，提(ti)高(gao)了(le)UPS的(de)(de)輸入(ru)功率因(yin)數(0.98以上(shang))及輸入(ru)電(dian)壓范圍(wei)，DC/AC逆變部分(fen)高(gao)頻(pin)化減少了(le)輸出(chu)(chu)濾(lv)波電(dian)感(gan)的(de)(de)體積，功率密度大(da)。由于無輸出(chu)(chu)隔離(li)變壓器，一旦逆變器橋(qiao)臂(bei)的(de)(de)IGBT被擊穿短(duan)路，BUS母(mu)線直流高(gao)電(dian)壓將(jiang)加(jia)到負(fu)(fu)載(zai)上(shang)，危(wei)及負(fu)(fu)載(zai)的(de)(de)安(an)全(quan)。輸出(chu)(chu)隔離(li)變壓器具有“通交流阻直流”的(de)(de)能力，可(ke)以解決此類問題，在UPS發生故障時能夠使負(fu)(fu)載(zai)安(an)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(pin)機采用晶閘管(SCR)整流(liu)器，該(gai)技術經過(guo)半個多(duo)世紀的發展(zhan)和革新(xin)，已(yi)經非常成熟(shu)，其抗電(dian)流(liu)沖擊能力非常強。由(you)于(yu)SCR屬于(yu)半控器件，不會出現(xian)直通、誤觸(chu)發等故障。相比而(er)言，高頻(pin)機采用的IGBT高頻(pin)整流(liu)器雖然開(kai)關頻(pin)率較高，但是IGBT工作時有嚴格的電(dian)壓、電(dian)流(liu)工作區域，抗沖擊能力較低(di)。因(yin)此在總(zong)體可(ke)靠性方面，IGBT整流(liu)器比SCR整流(liu)器低(di)。

　　在環境適應性方面，高頻機要優于工頻機

　　高(gao)頻機(ji)是以(yi)微處理器(qi)作(zuo)為處理控(kong)制中心(xin)，將繁雜(za)的(de)(de)硬件(jian)模(mo)擬電路燒錄于微處理器(qi)中，以(yi)軟件(jian)程序的(de)(de)方式來控(kong)制UPS的(de)(de)運行。因此，體積(ji)、重量(liang)等(deng)方面(mian)都有明顯的(de)(de)降低，噪音也較小，對空(kong)間、環(huan)境(jing)影響小，因此比較適(shi)合于對可靠(kao)性要(yao)求不太苛刻的(de)(de)辦公場所。正因為如此，許多廠家的(de)(de)中小功率(lv)UPS普遍推出(chu)了高(gao)頻機(ji)。

　　在負載對零地電壓的要求方面，工頻機要優于高頻機

　　大功(gong)率三相高(gao)頻機零線(xian)會(hui)引入整流(liu)器(qi)(qi)并作為正(zheng)負母(mu)線(xian)的中(zhong)性(xing)點，這種結構就不可避(bi)免地(di)造(zao)成(cheng)(cheng)整流(liu)器(qi)(qi)和(he)逆(ni)變器(qi)(qi)高(gao)頻諧波耦合在(zai)零線(xian)上，抬升零地(di)電(dian)(dian)壓，造(zao)成(cheng)(cheng)負載端零地(di)電(dian)(dian)壓抬高(gao)，很(hen)難滿(man)足(zu)IBM、HP等服務器(qi)(qi)廠家對零地(di)電(dian)(dian)壓小于1V的場地(di)需(xu)求。另外(wai)，在(zai)市電(dian)(dian)和(he)發電(dian)(dian)機切換時，高(gao)頻機往往因(yin)零線(xian)缺失而必須轉旁路工作，在(zai)特定工況(kuang)下(xia)可能(neng)造(zao)成(cheng)(cheng)負載閃(shan)斷的重大故障。工頻機因(yin)整流(liu)器(qi)(qi)不需(xu)要零線(xian)參(can)與工作，在(zai)零線(xian)斷開時，UPS可以保持正(zheng)常(chang)供電(dian)(dian)。

　　結束語

　　從(cong)結構上講(jiang)，工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)UPS和(he)(he)高(gao)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)UPS的差(cha)異主要(yao)表現(xian)在(zai)隔離(li)變(bian)壓器上，而工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)對(dui)隔離(li)變(bian)壓器的使(shi)用(yong)(yong)(yong)，在(zai)很大(da)(da)程度(du)上提升了UPS的可靠性(xing)。從(cong)綜合性(xing)能(neng)方面來講(jiang)，工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)和(he)(he)高(gao)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)則各有優劣，至少在(zai)當前，不(bu)存在(zai)誰取代誰的問(wen)題(ti)。用(yong)(yong)(yong)戶在(zai)選購設(she)備的時候應(ying)當立足于(yu)自(zi)身的實際需(xu)要(yao)，而不(bu)是(shi)(shi)盲目跟(gen)從(cong)。比如(ru)，用(yong)(yong)(yong)戶要(yao)建(jian)設(she)中大(da)(da)型的數(shu)據中心，那么對(dui)可靠性(xing)和(he)(he)穩定性(xing)的要(yao)求就(jiu)應(ying)當放在(zai)第一位，大(da)(da)功(gong)率(lv)的工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)UPS就(jiu)應(ying)當是(shi)(shi)首選；如(ru)果是(shi)(shi)一般的辦(ban)公場所(suo)應(ying)用(yong)(yong)(yong)，或者主要(yao)考慮到設(she)備對(dui)空(kong)間的占用(yong)(yong)(yong)，則可以采(cai)用(yong)(yong)(yong)高(gao)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)UPS。