用(yong)戶在購買大功率UPS的(de)(de)(de)(de)時候，常常面臨在工頻機(ji)和(he)(he)高(gao)頻機(ji)之間進行選擇的(de)(de)(de)(de)困惑。就UPS廠(chang)商(shang)方面而(er)言，當然都認為是(shi)自(zi)己的(de)(de)(de)(de)好，“公說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)公有理(li)，婆說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)婆有理(li)”。提供工頻機(ji)的(de)(de)(de)(de)廠(chang)商(shang)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)工頻機(ji)穩定(ding)性和(he)(he)可靠性高(gao)；提供高(gao)頻機(ji)的(de)(de)(de)(de)廠(chang)商(shang)會說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)高(gao)頻機(ji)節省空間，成(cheng)本(ben)相對(dui)較低等諸如此(ci)類的(de)(de)(de)(de)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)法。其(qi)實，工頻機(ji)和(he)(he)高(gao)頻機(ji)到底孰優(you)孰劣，很難(nan)一概(gai)而(er)論，可以(yi)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)各有利弊。用(yong)戶應(ying)當在全面認識這兩種UPS機(ji)型的(de)(de)(de)(de)基礎上，客觀(guan)審視(shi)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)和(he)(he)需求，選擇適合自(zi)己需要的(de)(de)(de)(de)產品(pin)。

　　工頻機和高頻機的原理分析

　　工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機和(he)(he)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)機是按(an)UPS的(de)設(she)(she)計電路工(gong)作(zuo)頻(pin)(pin)(pin)率來(lai)區(qu)分的(de)。工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機是以(yi)(yi)傳統的(de)模(mo)擬電路原理設(she)(she)計，由(you)晶閘(zha)管(guan)(SCR)整流器(qi)、IGBT逆變器(qi)、旁(pang)路和(he)(he)工(gong)頻(pin)(pin)(pin)升壓(ya)隔離變壓(ya)器(qi)組成。因(yin)其整流器(qi)和(he)(he)變壓(ya)器(qi)工(gong)作(zuo)頻(pin)(pin)(pin)率均為工(gong)頻(pin)(pin)(pin)50Hz，顧名思義叫工(gong)頻(pin)(pin)(pin)UPS。高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)機通(tong)常由(you)IGBT高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)整流器(qi)、電池變換(huan)器(qi)、逆變器(qi)和(he)(he)旁(pang)路組成。IGBT可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)控制(zhi)加在(zai)(zai)門極的(de)驅動來(lai)控制(zhi)其開通(tong)與關斷，IGBT整流器(qi)開關頻(pin)(pin)(pin)率通(tong)常在(zai)(zai)幾(ji)千(qian)赫到幾(ji)十千(qian)赫，甚至高(gao)(gao)達(da)上百千(qian)赫，遠遠高(gao)(gao)于工(gong)頻(pin)(pin)(pin)機，因(yin)此稱為高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)UPS。

　　在(zai)工(gong)頻UPS電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中，主路(lu)三相(xiang)交流輸(shu)(shu)入經(jing)過(guo)換(huan)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)感，接(jie)到(dao)三個SCR橋臂組成的(de)(de)整(zheng)流器(qi)之后(hou)變換(huan)成直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)，通(tong)過(guo)控制(zhi)(zhi)整(zheng)流橋SCR的(de)(de)導通(tong)角來調節輸(shu)(shu)出直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)值。由于SCR屬(shu)(shu)于半控器(qi)件，控制(zhi)(zhi)系統只能控制(zhi)(zhi)開通(tong)點，一旦SCR導通(tong)之后(hou)，即使門極驅動撤(che)消，也無法關(guan)(guan)(guan)斷(duan)，只有等到(dao)其電(dian)(dian)(dian)(dian)流為零之后(hou)才(cai)能自然關(guan)(guan)(guan)斷(duan)，所(suo)以(yi)其開通(tong)和(he)關(guan)(guan)(guan)斷(duan)均是基(ji)于一個工(gong)頻周期，不(bu)存(cun)在(zai)高頻的(de)(de)開通(tong)和(he)關(guan)(guan)(guan)斷(duan)控制(zhi)(zhi)。由于SCR整(zheng)流器(qi)屬(shu)(shu)于降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)整(zheng)流，所(suo)以(yi)直(zhi)流母(mu)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)經(jing)逆變輸(shu)(shu)出的(de)(de)交流電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)比輸(shu)(shu)入交流電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)低，要使輸(shu)(shu)出相(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)能夠得到(dao)恒定(ding)的(de)(de)220V電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)，就必須在(zai)逆變輸(shu)(shu)出增(zeng)加(jia)升壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)隔離變壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)。

　　相(xiang)比而言，高(gao)頻UPS整(zheng)流(liu)屬(shu)于升(sheng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)整(zheng)流(liu)，其輸(shu)(shu)(shu)出(chu)直流(liu)母(mu)線(xian)的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)比輸(shu)(shu)(shu)入線(xian)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)(de)峰值高(gao)，一般典型值為(wei)800V左右，如果電(dian)池直接掛接母(mu)線(xian)，所需要的(de)(de)標配(pei)(pei)電(dian)池節數(shu)需要67節，這樣給實際應用帶(dai)來(lai)極大(da)的(de)(de)限(xian)制。因(yin)此一般高(gao)頻UPS會(hui)單獨配(pei)(pei)置一個電(dian)池電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變(bian)(bian)(bian)換(huan)器(qi)(qi)，市(shi)(shi)電(dian)正常的(de)(de)時(shi)候電(dian)池變(bian)(bian)(bian)換(huan)器(qi)(qi)把800V的(de)(de)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)降到電(dian)池組電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)；市(shi)(shi)電(dian)故障或超限(xian)時(shi)，電(dian)池變(bian)(bian)(bian)換(huan)器(qi)(qi)把電(dian)池組電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)升(sheng)高(gao)到800V的(de)(de)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。由于高(gao)頻機(ji)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)為(wei)800V左右，所以(yi)逆變(bian)(bian)(bian)器(qi)(qi)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)相(xiang)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)可以(yi)直接達到220V，逆變(bian)(bian)(bian)器(qi)(qi)之后就(jiu)不再需要升(sheng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變(bian)(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)。因(yin)此，有無隔離變(bian)(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)是(shi)工頻機(ji)與高(gao)頻機(ji)在結(jie)構(gou)上的(de)(de)主要區別。

　　UPS輸出隔離變壓器的作用

　　隔(ge)離變(bian)壓器(qi)是(shi)利(li)用電磁感應原理，對配電或信號進行電氣隔(ge)離的裝置。隔(ge)離變(bian)壓器(qi)在UPS中(zhong)通常(chang)被(bei)設計在逆變(bian)器(qi)的輸(shu)出端，可以起(qi)到增(zeng)加UPS性能改(gai)善負載端供(gong)電質量的作(zuo)用。通常(chang)，UPS的輸(shu)出隔(ge)離變(bian)壓器(qi)有(you)以下四大優點:

　　降低零地電壓，優化UPS末端供電網絡

　　UPS的(de)(de)逆變(bian)輸出安裝(zhuang)隔離變(bian)壓(ya)器(qi)可以(yi)隔離輸入(ru)和輸出之(zhi)間的(de)(de)電(dian)氣連接(jie)，從而有效地(di)降(jiang)低輸出的(de)(de)零地(di)電(dian)壓(ya)。由于隔離變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)(de)副邊繞(rao)組采用Y型接(jie)法，中性(xing)點接(jie)地(di)后產生(sheng)新的(de)(de)零線，從而達到降(jiang)低零地(di)電(dian)壓(ya)的(de)(de)目的(de)(de)。事實上，HP、IBM、SUN的(de)(de)小型機(ji)因為要保證(zheng)精密的(de)(de)計(ji)算能(neng)力與高可靠的(de)(de)數據處(chu)理傳輸能(neng)力，都會(hui)對零地(di)電(dian)壓(ya)有極高的(de)(de)要求，加裝(zhuang)隔離變(bian)壓(ya)器(qi)可以(yi)徹(che)底(di)解決因為零地(di)電(dian)壓(ya)偏(pian)高所造成的(de)(de)一(yi)些(xie)問題。

　　濾除負載端諧波，提高供電質量

　　隔(ge)離變(bian)壓器(qi)本身具(ju)有(you)電(dian)感特性，輸出(chu)隔(ge)離變(bian)壓器(qi)可以濾除負(fu)載(zai)端的大量(liang)低次諧波，減(jian)少高頻*，并可以使高次諧波大幅度衰減(jian)。采用電(dian)源隔(ge)離變(bian)壓器(qi)，可以有(you)效地(di)抑制竄入交流電(dian)源中(zhong)的噪(zao)聲*，提高設備(bei)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

　　由于其自身的(de)特性(xing)，隔離變壓器(qi)是UPS中工作(zuo)最為穩定(ding)的(de)器(qi)件(jian)。UPS在(zai)正常工作(zuo)過(guo)程中，如果遇到大(da)的(de)短路電流，變壓器(qi)會產生反向電動(dong)勢，延(yan)緩(huan)短路電流對負載(zai)(zai)以及逆變器(qi)的(de)沖擊(ji)破壞，具(ju)有保護(hu)負載(zai)(zai)與UPS主機的(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)(de)AC/DC變(bian)換(huan)部分(fen)采用高(gao)頻化設(she)計，提高(gao)了(le)UPS的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入功(gong)率(lv)因數(0.98以(yi)上(shang))及輸(shu)(shu)(shu)(shu)入電(dian)壓范圍，DC/AC逆(ni)變(bian)部分(fen)高(gao)頻化減少了(le)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)濾(lv)波(bo)電(dian)感的(de)(de)(de)體積，功(gong)率(lv)密度大(da)。由于無輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)隔(ge)離(li)變(bian)壓器(qi)，一旦(dan)逆(ni)變(bian)器(qi)橋臂的(de)(de)(de)IGBT被(bei)擊穿短路，BUS母線直流高(gao)電(dian)壓將(jiang)加到負載上(shang)，危及負載的(de)(de)(de)安(an)全。輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)隔(ge)離(li)變(bian)壓器(qi)具有(you)“通交流阻直流”的(de)(de)(de)能(neng)力，可以(yi)解決此類問題，在(zai)UPS發生故障時(shi)能(neng)夠使負載安(an)全運行(xing)。

　　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(yong)(yong)晶閘管(SCR)整流(liu)器(qi)，該技術(shu)經(jing)過半個多世紀的(de)發展(zhan)和革(ge)新(xin)，已經(jing)非常成熟(shu)，其抗電流(liu)沖(chong)擊(ji)能(neng)力非常強。由于SCR屬于半控器(qi)件，不(bu)會出現直通、誤觸(chu)發等故(gu)障。相比(bi)而言，高頻機采用(yong)(yong)的(de)IGBT高頻整流(liu)器(qi)雖然開關(guan)頻率較(jiao)高，但是IGBT工(gong)(gong)作時有嚴格的(de)電壓、電流(liu)工(gong)(gong)作區(qu)域，抗沖(chong)擊(ji)能(neng)力較(jiao)低(di)。因此(ci)在總體可(ke)靠性方面(mian)，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

　　高頻(pin)機(ji)是以微(wei)處(chu)理(li)器作為處(chu)理(li)控(kong)制中心，將繁雜(za)的(de)硬件模(mo)擬電路燒錄于微(wei)處(chu)理(li)器中，以軟件程序(xu)的(de)方式來(lai)控(kong)制UPS的(de)運行。因(yin)(yin)此(ci)，體積、重量等方面都有(you)明顯的(de)降低，噪音也較小(xiao)(xiao)，對空間、環境影響小(xiao)(xiao)，因(yin)(yin)此(ci)比較適合于對可靠性要(yao)求不太(tai)苛刻的(de)辦公場所(suo)。正因(yin)(yin)為如此(ci)，許多廠家的(de)中小(xiao)(xiao)功率UPS普遍推出了高頻(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(gong)率三相高(gao)頻(pin)機(ji)零(ling)(ling)線(xian)(xian)會引入整(zheng)流器(qi)并(bing)作為正(zheng)負母線(xian)(xian)的(de)中性點，這種結構就不可避(bi)免(mian)地(di)造成(cheng)(cheng)整(zheng)流器(qi)和逆變(bian)器(qi)高(gao)頻(pin)諧波耦(ou)合在(zai)零(ling)(ling)線(xian)(xian)上，抬升零(ling)(ling)地(di)電壓，造成(cheng)(cheng)負載端(duan)零(ling)(ling)地(di)電壓抬高(gao)，很難滿足IBM、HP等服(fu)務器(qi)廠(chang)家對零(ling)(ling)地(di)電壓小于1V的(de)場地(di)需求。另(ling)外，在(zai)市電和發電機(ji)切換時(shi)，高(gao)頻(pin)機(ji)往往因零(ling)(ling)線(xian)(xian)缺失(shi)而(er)必須轉旁路工(gong)作，在(zai)特定(ding)工(gong)況下(xia)可能造成(cheng)(cheng)負載閃斷(duan)的(de)重(zhong)大(da)故障。工(gong)頻(pin)機(ji)因整(zheng)流器(qi)不需要零(ling)(ling)線(xian)(xian)參與工(gong)作，在(zai)零(ling)(ling)線(xian)(xian)斷(duan)開(kai)時(shi)，UPS可以保持正(zheng)常供電。

　　結束語

　　從(cong)結構上(shang)講，工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)UPS和高頻(pin)(pin)機(ji)UPS的(de)(de)差(cha)異主要(yao)表現在(zai)隔離變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)上(shang)，而工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)對(dui)(dui)隔離變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)使用(yong)，在(zai)很大程度(du)上(shang)提(ti)升了UPS的(de)(de)可(ke)靠性。從(cong)綜合性能方(fang)面來講，工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)和高頻(pin)(pin)機(ji)則各有(you)優劣，至少在(zai)當(dang)前，不(bu)存在(zai)誰取代誰的(de)(de)問(wen)題。用(yong)戶在(zai)選(xuan)購(gou)設(she)備(bei)的(de)(de)時候應(ying)當(dang)立足(zu)于自身的(de)(de)實際需要(yao)，而不(bu)是(shi)盲目跟(gen)從(cong)。比如，用(yong)戶要(yao)建(jian)設(she)中(zhong)(zhong)大型的(de)(de)數據中(zhong)(zhong)心(xin)，那么對(dui)(dui)可(ke)靠性和穩(wen)定(ding)性的(de)(de)要(yao)求就(jiu)應(ying)當(dang)放(fang)在(zai)第一(yi)位，大功率的(de)(de)工(gong)頻(pin)(pin)機(ji)UPS就(jiu)應(ying)當(dang)是(shi)首選(xuan)；如果(guo)是(shi)一(yi)般的(de)(de)辦公場所應(ying)用(yong)，或者主要(yao)考慮(lv)到設(she)備(bei)對(dui)(dui)空間的(de)(de)占用(yong)，則可(ke)以采用(yong)高頻(pin)(pin)機(ji)UPS。