用(yong)戶在(zai)購(gou)買大功率UPS的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候，常常面臨(lin)在(zai)工頻(pin)(pin)(pin)機(ji)和高頻(pin)(pin)(pin)機(ji)之(zhi)間(jian)進行選(xuan)(xuan)擇(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)困惑。就(jiu)UPS廠商方(fang)面而言(yan)，當然(ran)都認為是自(zi)(zi)己的(de)(de)(de)(de)(de)好(hao)，“公說(shuo)公有(you)理，婆(po)說(shuo)婆(po)有(you)理”。提供(gong)工頻(pin)(pin)(pin)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)廠商說(shuo)工頻(pin)(pin)(pin)機(ji)穩定性(xing)和可靠(kao)性(xing)高；提供(gong)高頻(pin)(pin)(pin)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)廠商會說(shuo)高頻(pin)(pin)(pin)機(ji)節省空間(jian)，成本(ben)相對較低等諸如此類的(de)(de)(de)(de)(de)說(shuo)法。其實(shi)，工頻(pin)(pin)(pin)機(ji)和高頻(pin)(pin)(pin)機(ji)到底孰(shu)優孰(shu)劣，很難一概(gai)而論，可以(yi)說(shuo)各有(you)利弊。用(yong)戶應當在(zai)全面認識這兩種(zhong)UPS機(ji)型的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎上，客觀審視自(zi)(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)和需(xu)求(qiu)，選(xuan)(xuan)擇(ze)適(shi)合自(zi)(zi)己需(xu)要的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)品。

　　工頻機和高頻機的原理分析

　　工(gong)頻(pin)機(ji)和(he)(he)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)機(ji)是按UPS的設(she)計(ji)電(dian)路工(gong)作頻(pin)率來(lai)區分(fen)的。工(gong)頻(pin)機(ji)是以傳統的模擬電(dian)路原(yuan)理設(she)計(ji)，由(you)晶(jing)閘管(SCR)整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)、IGBT逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)(qi)(qi)(qi)、旁路和(he)(he)工(gong)頻(pin)升壓隔(ge)離變(bian)(bian)壓器(qi)(qi)(qi)(qi)組(zu)成(cheng)。因(yin)其(qi)整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)變(bian)(bian)壓器(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)作頻(pin)率均為工(gong)頻(pin)50Hz，顧名思義叫工(gong)頻(pin)UPS。高(gao)(gao)(gao)頻(pin)機(ji)通常由(you)IGBT高(gao)(gao)(gao)頻(pin)整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)、電(dian)池變(bian)(bian)換器(qi)(qi)(qi)(qi)、逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)旁路組(zu)成(cheng)。IGBT可以通過控(kong)制(zhi)加在門極的驅動來(lai)控(kong)制(zhi)其(qi)開(kai)通與(yu)關斷，IGBT整(zheng)流(liu)器(qi)(qi)(qi)(qi)開(kai)關頻(pin)率通常在幾千赫(he)到幾十千赫(he)，甚至高(gao)(gao)(gao)達(da)上百千赫(he)，遠遠高(gao)(gao)(gao)于工(gong)頻(pin)機(ji)，因(yin)此稱為高(gao)(gao)(gao)頻(pin)UPS。

　　在(zai)工頻UPS電(dian)(dian)(dian)路中，主路三(san)相交(jiao)流(liu)(liu)輸(shu)(shu)入(ru)經過換相電(dian)(dian)(dian)感，接到(dao)(dao)三(san)個SCR橋(qiao)臂組成(cheng)的(de)整(zheng)流(liu)(liu)器之(zhi)后(hou)變(bian)(bian)換成(cheng)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，通(tong)過控(kong)(kong)制整(zheng)流(liu)(liu)橋(qiao)SCR的(de)導通(tong)角來調節輸(shu)(shu)出直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)值。由于(yu)(yu)SCR屬(shu)于(yu)(yu)半控(kong)(kong)器件，控(kong)(kong)制系統只能控(kong)(kong)制開(kai)通(tong)點，一旦SCR導通(tong)之(zhi)后(hou)，即使門(men)極驅(qu)動(dong)撤(che)消，也(ye)無法關(guan)斷，只有(you)等到(dao)(dao)其(qi)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)為零之(zhi)后(hou)才能自(zi)然關(guan)斷，所以(yi)(yi)其(qi)開(kai)通(tong)和關(guan)斷均是基于(yu)(yu)一個工頻周期，不存在(zai)高頻的(de)開(kai)通(tong)和關(guan)斷控(kong)(kong)制。由于(yu)(yu)SCR整(zheng)流(liu)(liu)器屬(shu)于(yu)(yu)降壓(ya)整(zheng)流(liu)(liu)，所以(yi)(yi)直流(liu)(liu)母(mu)線電(dian)(dian)(dian)壓(ya)經逆變(bian)(bian)輸(shu)(shu)出的(de)交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)比輸(shu)(shu)入(ru)交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)低，要使輸(shu)(shu)出相電(dian)(dian)(dian)壓(ya)能夠得到(dao)(dao)恒定的(de)220V電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，就(jiu)必須在(zai)逆變(bian)(bian)輸(shu)(shu)出增加升(sheng)壓(ya)隔(ge)離變(bian)(bian)壓(ya)器。

　　相比而言，高(gao)頻(pin)UPS整流屬于升(sheng)壓(ya)整流，其輸出直流母(mu)線(xian)的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)比輸入線(xian)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)峰值高(gao)，一(yi)般(ban)(ban)典(dian)型值為(wei)800V左右(you)，如果電(dian)池(chi)直接(jie)掛接(jie)母(mu)線(xian)，所需要的(de)(de)(de)標配電(dian)池(chi)節數需要67節，這樣給實際應用(yong)帶(dai)來極大的(de)(de)(de)限制。因此(ci)一(yi)般(ban)(ban)高(gao)頻(pin)UPS會單獨(du)配置一(yi)個電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)器(qi)(qi)，市電(dian)正常的(de)(de)(de)時(shi)候電(dian)池(chi)變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)器(qi)(qi)把800V的(de)(de)(de)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)降(jiang)到(dao)電(dian)池(chi)組電(dian)壓(ya)；市電(dian)故障或超限時(shi)，電(dian)池(chi)變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)器(qi)(qi)把電(dian)池(chi)組電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)到(dao)800V的(de)(de)(de)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)。由于高(gao)頻(pin)機(ji)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)為(wei)800V左右(you)，所以逆(ni)變(bian)(bian)(bian)(bian)器(qi)(qi)輸出相電(dian)壓(ya)可以直接(jie)達到(dao)220V，逆(ni)變(bian)(bian)(bian)(bian)器(qi)(qi)之后就不(bu)再需要升(sheng)壓(ya)變(bian)(bian)(bian)(bian)壓(ya)器(qi)(qi)。因此(ci)，有無隔離(li)變(bian)(bian)(bian)(bian)壓(ya)器(qi)(qi)是工頻(pin)機(ji)與高(gao)頻(pin)機(ji)在(zai)結構(gou)上的(de)(de)(de)主(zhu)要區別。

　　UPS輸出隔離變壓器的作用

　　隔(ge)(ge)離(li)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)是利用(yong)電(dian)磁感應(ying)原(yuan)理，對配電(dian)或(huo)信號進行電(dian)氣隔(ge)(ge)離(li)的裝置。隔(ge)(ge)離(li)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)在UPS中通(tong)常被設計(ji)在逆變(bian)器(qi)的輸(shu)出端，可(ke)以起到增加(jia)UPS性能改善負(fu)載端供電(dian)質量的作用(yong)。通(tong)常，UPS的輸(shu)出隔(ge)(ge)離(li)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)有以下四(si)大(da)優點:

　　降低零地電壓，優化UPS末端供電網絡

　　UPS的(de)(de)(de)逆變(bian)輸(shu)(shu)出安裝(zhuang)隔(ge)離變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)可以隔(ge)離輸(shu)(shu)入和輸(shu)(shu)出之間的(de)(de)(de)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)，從而(er)有效地降低(di)輸(shu)(shu)出的(de)(de)(de)零(ling)地電(dian)壓(ya)(ya)。由于隔(ge)離變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)(de)副邊繞組采用(yong)Y型(xing)接(jie)法(fa)，中(zhong)性點接(jie)地后產生新的(de)(de)(de)零(ling)線，從而(er)達(da)到降低(di)零(ling)地電(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。事實上(shang)，HP、IBM、SUN的(de)(de)(de)小型(xing)機(ji)因為要(yao)保證精密的(de)(de)(de)計算能(neng)力與高可靠的(de)(de)(de)數據處理傳輸(shu)(shu)能(neng)力，都(dou)會(hui)對(dui)零(ling)地電(dian)壓(ya)(ya)有極高的(de)(de)(de)要(yao)求，加裝(zhuang)隔(ge)離變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)可以徹底解決因為零(ling)地電(dian)壓(ya)(ya)偏高所(suo)造成的(de)(de)(de)一些問題。

　　濾除負載端諧波，提高供電質量

　　隔(ge)離(li)(li)變(bian)壓(ya)器(qi)本身具有電(dian)(dian)感特性(xing)(xing)，輸出(chu)隔(ge)離(li)(li)變(bian)壓(ya)器(qi)可以濾除負載端的(de)大(da)量低(di)次諧波，減(jian)少高(gao)(gao)(gao)頻*，并(bing)可以使高(gao)(gao)(gao)次諧波大(da)幅度衰減(jian)。采用電(dian)(dian)源(yuan)隔(ge)離(li)(li)變(bian)壓(ya)器(qi)，可以有效地(di)抑制竄入交流電(dian)(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)噪聲*，提高(gao)(gao)(gao)設備的(de)電(dian)(dian)磁兼容(rong)性(xing)(xing)。

　　增強過載短路保護能力，保護負載與UPS主機

　　由于其(qi)自身的特(te)性，隔(ge)離變(bian)壓(ya)器是UPS中工(gong)(gong)作最為穩定(ding)的器件(jian)。UPS在(zai)正(zheng)常工(gong)(gong)作過程中，如果遇到大的短路(lu)(lu)電(dian)流，變(bian)壓(ya)器會產生(sheng)反(fan)向(xiang)電(dian)動勢，延緩短路(lu)(lu)電(dian)流對負載(zai)以及逆(ni)變(bian)器的沖擊破壞，具有保護負載(zai)與UPS主機的作用。

　　“通交流阻直流”，UPS故障時保護負載

　　高(gao)額UPS的(de)(de)AC/DC變(bian)換部分采用高(gao)頻化(hua)設計，提高(gao)了UPS的(de)(de)輸入(ru)(ru)功率因(yin)數(shu)(0.98以上(shang))及輸入(ru)(ru)電(dian)壓(ya)范圍，DC/AC逆(ni)變(bian)部分高(gao)頻化(hua)減(jian)少(shao)了輸出濾波電(dian)感的(de)(de)體積，功率密度大。由于無輸出隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)，一旦逆(ni)變(bian)器(qi)(qi)橋臂的(de)(de)IGBT被擊(ji)穿短路，BUS母線直(zhi)(zhi)流(liu)高(gao)電(dian)壓(ya)將加到(dao)負載上(shang)，危(wei)及負載的(de)(de)安全。輸出隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)具有“通(tong)交流(liu)阻直(zhi)(zhi)流(liu)”的(de)(de)能(neng)力，可以解決此類問題，在UPS發生故障(zhang)時能(neng)夠(gou)使負載安全運行。

　　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(gong)(gong)頻機采用晶閘管(SCR)整流(liu)器(qi)，該技術經過半(ban)個(ge)多世(shi)紀的發(fa)展和革新，已經非常成熟，其抗(kang)電流(liu)沖擊能力非常強。由于SCR屬于半(ban)控器(qi)件(jian)，不會(hui)出現直(zhi)通、誤(wu)觸(chu)發(fa)等故障。相比(bi)而言(yan)，高(gao)頻機采用的IGBT高(gao)頻整流(liu)器(qi)雖然開關頻率(lv)較高(gao)，但(dan)是IGBT工(gong)(gong)作時有嚴格的電壓(ya)、電流(liu)工(gong)(gong)作區域，抗(kang)沖擊能力較低(di)。因此在總體可靠(kao)性方(fang)面，IGBT整流(liu)器(qi)比(bi)SCR整流(liu)器(qi)低(di)。

　　在環境適應性方面，高頻機要優于工頻機

　　高(gao)頻(pin)機(ji)是(shi)以(yi)微處(chu)理器作為處(chu)理控(kong)制中(zhong)心，將繁雜的(de)硬件模擬電路(lu)燒錄于微處(chu)理器中(zhong)，以(yi)軟(ruan)件程序的(de)方式來控(kong)制UPS的(de)運行(xing)。因此(ci)，體積、重量等方面都有明顯的(de)降低，噪音也較(jiao)(jiao)小，對(dui)空間、環境影響小，因此(ci)比較(jiao)(jiao)適合于對(dui)可靠性要(yao)求不太苛刻的(de)辦公場所。正因為如此(ci)，許多(duo)廠家的(de)中(zhong)小功(gong)率(lv)UPS普遍(bian)推出(chu)了高(gao)頻(pin)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(da)功率三相高(gao)頻機(ji)(ji)(ji)零(ling)線(xian)(xian)會引入(ru)整(zheng)流器(qi)并作(zuo)為(wei)正(zheng)負母(mu)線(xian)(xian)的(de)中(zhong)性(xing)點(dian)，這種結構(gou)就不(bu)可避(bi)免地造(zao)成整(zheng)流器(qi)和逆變器(qi)高(gao)頻諧波耦(ou)合在(zai)(zai)零(ling)線(xian)(xian)上(shang)，抬(tai)升零(ling)地電(dian)壓，造(zao)成負載端零(ling)地電(dian)壓抬(tai)高(gao)，很難滿足IBM、HP等(deng)服務器(qi)廠(chang)家對零(ling)地電(dian)壓小于1V的(de)場地需求。另外，在(zai)(zai)市電(dian)和發電(dian)機(ji)(ji)(ji)切換時(shi)，高(gao)頻機(ji)(ji)(ji)往(wang)往(wang)因零(ling)線(xian)(xian)缺(que)失而必須(xu)轉旁路工作(zuo)，在(zai)(zai)特(te)定工況下可能(neng)造(zao)成負載閃斷(duan)的(de)重大(da)故(gu)障。工頻機(ji)(ji)(ji)因整(zheng)流器(qi)不(bu)需要零(ling)線(xian)(xian)參與工作(zuo)，在(zai)(zai)零(ling)線(xian)(xian)斷(duan)開(kai)時(shi)，UPS可以保持正(zheng)常供電(dian)。

　　結束語

　　從(cong)結(jie)構上(shang)講，工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)UPS和高頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)UPS的(de)(de)(de)(de)差異主(zhu)要(yao)表現(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)隔(ge)離(li)變壓器上(shang)，而工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)對(dui)(dui)隔(ge)離(li)變壓器的(de)(de)(de)(de)使用(yong)，在(zai)(zai)(zai)(zai)很大(da)程度上(shang)提升了UPS的(de)(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)。從(cong)綜合性(xing)能方面(mian)來講，工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)和高頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)則(ze)各有優劣，至少在(zai)(zai)(zai)(zai)當(dang)前，不(bu)存在(zai)(zai)(zai)(zai)誰取(qu)代(dai)誰的(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。用(yong)戶在(zai)(zai)(zai)(zai)選(xuan)購設備(bei)的(de)(de)(de)(de)時候應當(dang)立足(zu)于自身的(de)(de)(de)(de)實際需要(yao)，而不(bu)是盲目跟(gen)從(cong)。比如，用(yong)戶要(yao)建設中大(da)型(xing)的(de)(de)(de)(de)數據中心，那么對(dui)(dui)可(ke)靠性(xing)和穩定性(xing)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求就(jiu)應當(dang)放在(zai)(zai)(zai)(zai)第一位，大(da)功率(lv)的(de)(de)(de)(de)工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)UPS就(jiu)應當(dang)是首選(xuan)；如果(guo)是一般的(de)(de)(de)(de)辦(ban)公場所應用(yong)，或者主(zhu)要(yao)考慮到設備(bei)對(dui)(dui)空(kong)間的(de)(de)(de)(de)占(zhan)用(yong)，則(ze)可(ke)以采用(yong)高頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)UPS。