用(yong)戶在購買大功率UPS的(de)(de)(de)(de)時候，常常面(mian)(mian)臨在工(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和高(gao)(gao)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)之間(jian)進行選(xuan)擇(ze)的(de)(de)(de)(de)困惑。就UPS廠(chang)商方面(mian)(mian)而(er)言，當(dang)然都認(ren)為(wei)是自(zi)(zi)己的(de)(de)(de)(de)好，“公(gong)說(shuo)公(gong)有(you)理(li)(li)，婆說(shuo)婆有(you)理(li)(li)”。提供(gong)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)廠(chang)商說(shuo)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)穩定性(xing)和可靠性(xing)高(gao)(gao)；提供(gong)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)廠(chang)商會說(shuo)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)節省空間(jian)，成本相對較低等諸如此(ci)類的(de)(de)(de)(de)說(shuo)法。其實，工(gong)(gong)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和高(gao)(gao)頻(pin)(pin)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)到底孰(shu)優孰(shu)劣，很難(nan)一(yi)概而(er)論(lun)，可以(yi)說(shuo)各有(you)利弊。用(yong)戶應當(dang)在全(quan)面(mian)(mian)認(ren)識這兩種(zhong)UPS機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)型的(de)(de)(de)(de)基礎上，客觀(guan)審視自(zi)(zi)身(shen)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)和需求，選(xuan)擇(ze)適(shi)合自(zi)(zi)己需要的(de)(de)(de)(de)產(chan)品。

　　工頻機和高頻機的原理分析

　　工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)機和(he)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)機是(shi)按UPS的(de)(de)設計電(dian)路(lu)(lu)工(gong)作頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率來(lai)(lai)區分的(de)(de)。工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)機是(shi)以傳(chuan)統的(de)(de)模(mo)擬電(dian)路(lu)(lu)原(yuan)理設計，由晶閘管(SCR)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)流(liu)器(qi)(qi)、IGBT逆(ni)變器(qi)(qi)、旁(pang)路(lu)(lu)和(he)工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)升壓隔離變壓器(qi)(qi)組成。因(yin)其整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)流(liu)器(qi)(qi)和(he)變壓器(qi)(qi)工(gong)作頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率均為工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)50Hz，顧名思義(yi)叫工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)UPS。高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)機通常由IGBT高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)流(liu)器(qi)(qi)、電(dian)池變換器(qi)(qi)、逆(ni)變器(qi)(qi)和(he)旁(pang)路(lu)(lu)組成。IGBT可(ke)以通過控制加在(zai)門(men)極的(de)(de)驅動(dong)來(lai)(lai)控制其開(kai)通與關斷，IGBT整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)流(liu)器(qi)(qi)開(kai)關頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率通常在(zai)幾(ji)千(qian)赫(he)到幾(ji)十(shi)千(qian)赫(he)，甚至高(gao)(gao)達上百千(qian)赫(he)，遠遠高(gao)(gao)于工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)機，因(yin)此稱為高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)UPS。

　　在(zai)工頻(pin)(pin)UPS電(dian)(dian)(dian)路中，主路三相(xiang)交流(liu)(liu)輸入(ru)經(jing)過換相(xiang)電(dian)(dian)(dian)感，接到三個SCR橋臂組(zu)成的(de)整流(liu)(liu)器(qi)(qi)之(zhi)后(hou)變(bian)換成直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，通(tong)過控(kong)制整流(liu)(liu)橋SCR的(de)導通(tong)角來(lai)調(diao)節輸出(chu)(chu)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)值。由(you)于(yu)(yu)SCR屬(shu)于(yu)(yu)半控(kong)器(qi)(qi)件，控(kong)制系統只(zhi)能(neng)控(kong)制開通(tong)點，一旦SCR導通(tong)之(zhi)后(hou)，即(ji)使門極驅(qu)動撤消，也無法(fa)關(guan)斷，只(zhi)有等到其電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)為零之(zhi)后(hou)才(cai)能(neng)自然關(guan)斷，所以其開通(tong)和關(guan)斷均是基于(yu)(yu)一個工頻(pin)(pin)周期，不存(cun)在(zai)高頻(pin)(pin)的(de)開通(tong)和關(guan)斷控(kong)制。由(you)于(yu)(yu)SCR整流(liu)(liu)器(qi)(qi)屬(shu)于(yu)(yu)降壓(ya)(ya)(ya)整流(liu)(liu)，所以直流(liu)(liu)母線電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)經(jing)逆變(bian)輸出(chu)(chu)的(de)交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)比輸入(ru)交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)低，要使輸出(chu)(chu)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)能(neng)夠得到恒定(ding)的(de)220V電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，就必須在(zai)逆變(bian)輸出(chu)(chu)增加升壓(ya)(ya)(ya)隔離(li)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)。

　　相(xiang)比而言，高(gao)(gao)(gao)頻UPS整流(liu)屬于(yu)升(sheng)壓(ya)整流(liu)，其輸出(chu)直流(liu)母線(xian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)比輸入線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)峰值(zhi)高(gao)(gao)(gao)，一般典型值(zhi)為800V左右，如果電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)直接掛接母線(xian)，所需(xu)(xu)要(yao)的(de)(de)(de)標配電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)節數需(xu)(xu)要(yao)67節，這樣給實際應用帶來極大的(de)(de)(de)限制。因此一般高(gao)(gao)(gao)頻UPS會單(dan)獨配置一個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)變(bian)換器(qi)(qi)(qi)，市(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)正常的(de)(de)(de)時候電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)變(bian)換器(qi)(qi)(qi)把(ba)800V的(de)(de)(de)母線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)降到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)組(zu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)；市(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)故障或超限時，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)變(bian)換器(qi)(qi)(qi)把(ba)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)組(zu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)(gao)(gao)到(dao)800V的(de)(de)(de)母線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。由于(yu)高(gao)(gao)(gao)頻機母線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)為800V左右，所以逆變(bian)器(qi)(qi)(qi)輸出(chu)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)可以直接達到(dao)220V，逆變(bian)器(qi)(qi)(qi)之后就不(bu)再需(xu)(xu)要(yao)升(sheng)壓(ya)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)(qi)。因此，有無隔(ge)離變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)(qi)是工頻機與高(gao)(gao)(gao)頻機在結構上的(de)(de)(de)主要(yao)區別(bie)。

　　UPS輸出隔離變壓器的作用

　　隔(ge)(ge)離(li)變(bian)壓器是(shi)利(li)用電(dian)(dian)磁感應原理，對配電(dian)(dian)或信號進(jin)行電(dian)(dian)氣隔(ge)(ge)離(li)的(de)裝置。隔(ge)(ge)離(li)變(bian)壓器在(zai)UPS中通常被設計在(zai)逆變(bian)器的(de)輸出端，可(ke)以起到增加UPS性能改善負載端供電(dian)(dian)質(zhi)量的(de)作用。通常，UPS的(de)輸出隔(ge)(ge)離(li)變(bian)壓器有以下四大優點:

　　降低零地電壓，優化UPS末端供電網絡

　　UPS的(de)逆(ni)變輸(shu)出(chu)安裝隔(ge)離(li)(li)變壓(ya)(ya)器可(ke)(ke)以(yi)隔(ge)離(li)(li)輸(shu)入和輸(shu)出(chu)之間的(de)電氣連接(jie)(jie)，從而(er)有效(xiao)地(di)降低輸(shu)出(chu)的(de)零地(di)電壓(ya)(ya)。由于隔(ge)離(li)(li)變壓(ya)(ya)器的(de)副邊繞組(zu)采用Y型(xing)接(jie)(jie)法，中性點接(jie)(jie)地(di)后產(chan)生(sheng)新的(de)零線，從而(er)達到降低零地(di)電壓(ya)(ya)的(de)目的(de)。事實上，HP、IBM、SUN的(de)小型(xing)機因為要保證精密的(de)計(ji)算能力與高可(ke)(ke)靠的(de)數據處理傳輸(shu)能力，都會對零地(di)電壓(ya)(ya)有極高的(de)要求，加裝隔(ge)離(li)(li)變壓(ya)(ya)器可(ke)(ke)以(yi)徹底解決因為零地(di)電壓(ya)(ya)偏高所造成的(de)一些問題。

　　濾除負載端諧波，提高供電質量

　　隔離(li)變壓器(qi)本(ben)身具(ju)有(you)電感(gan)特(te)性(xing)，輸(shu)出(chu)隔離(li)變壓器(qi)可以濾除負載端(duan)的(de)大(da)量低次諧波，減少高(gao)頻*，并(bing)可以使高(gao)次諧波大(da)幅(fu)度衰減。采用(yong)電源隔離(li)變壓器(qi)，可以有(you)效地抑(yi)制竄入交流電源中的(de)噪(zao)聲*，提高(gao)設備(bei)的(de)電磁兼容(rong)性(xing)。

　　增強過載短路保護能力，保護負載與UPS主機

　　由(you)于其自身的(de)(de)(de)特性(xing)，隔離(li)變壓(ya)器(qi)是UPS中(zhong)工作最(zui)為(wei)穩(wen)定的(de)(de)(de)器(qi)件(jian)。UPS在正(zheng)常工作過程中(zhong)，如果遇(yu)到大的(de)(de)(de)短路電(dian)流，變壓(ya)器(qi)會產生反向電(dian)動勢，延緩短路電(dian)流對負載(zai)以(yi)及逆(ni)變器(qi)的(de)(de)(de)沖擊破壞，具有保護負載(zai)與UPS主(zhu)機的(de)(de)(de)作用。

　　“通交流阻直流”，UPS故障時保護負載

　　高額(e)UPS的AC/DC變(bian)(bian)換部分(fen)采用高頻化(hua)設計，提(ti)高了UPS的輸入功率(lv)因數(0.98以(yi)上)及輸入電(dian)壓(ya)(ya)(ya)范圍，DC/AC逆(ni)變(bian)(bian)部分(fen)高頻化(hua)減少了輸出(chu)濾波電(dian)感的體積，功率(lv)密度(du)大。由(you)于無輸出(chu)隔離(li)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)，一旦逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)橋臂的IGBT被(bei)擊穿短路，BUS母線直(zhi)流(liu)(liu)高電(dian)壓(ya)(ya)(ya)將加到負(fu)(fu)載上，危及負(fu)(fu)載的安全(quan)。輸出(chu)隔離(li)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)具有“通交流(liu)(liu)阻直(zhi)流(liu)(liu)”的能力，可以(yi)解(jie)決此(ci)類問(wen)題，在UPS發生故障時(shi)能夠使負(fu)(fu)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(pin)機(ji)采用晶閘管(SCR)整流(liu)(liu)器(qi)，該技術經過半個(ge)多世紀的(de)發(fa)展和革新，已經非(fei)常成熟，其抗電(dian)流(liu)(liu)沖擊(ji)(ji)能力非(fei)常強。由于SCR屬(shu)于半控器(qi)件(jian)，不會出現(xian)直(zhi)通、誤觸發(fa)等故障。相比(bi)(bi)而言(yan)，高(gao)(gao)頻(pin)機(ji)采用的(de)IGBT高(gao)(gao)頻(pin)整流(liu)(liu)器(qi)雖然開關頻(pin)率較高(gao)(gao)，但是IGBT工作時有嚴格(ge)的(de)電(dian)壓、電(dian)流(liu)(liu)工作區域，抗沖擊(ji)(ji)能力較低(di)。因此在總(zong)體(ti)可靠(kao)性方面，IGBT整流(liu)(liu)器(qi)比(bi)(bi)SCR整流(liu)(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)機是以(yi)(yi)微處理器作為(wei)處理控制(zhi)中心，將繁雜的(de)硬件模擬電路燒錄于(yu)微處理器中，以(yi)(yi)軟件程序(xu)的(de)方式來(lai)控制(zhi)UPS的(de)運行。因(yin)此(ci)，體積(ji)、重量(liang)等方面都有明顯(xian)的(de)降低，噪(zao)音也(ye)較(jiao)(jiao)小，對空間、環境影響小，因(yin)此(ci)比較(jiao)(jiao)適合于(yu)對可靠(kao)性要求不太苛刻的(de)辦公(gong)場所。正因(yin)為(wei)如此(ci)，許多廠家的(de)中小功率UPS普遍推出了高(gao)頻(pin)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(gong)率三相(xiang)高(gao)頻機(ji)零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)會引入整(zheng)流(liu)器(qi)并作為正(zheng)負母線(xian)的中性點(dian)，這種結構就不(bu)可(ke)避免地造(zao)成(cheng)(cheng)整(zheng)流(liu)器(qi)和(he)逆變器(qi)高(gao)頻諧波耦(ou)合在(zai)零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)上，抬升零(ling)(ling)(ling)(ling)地電壓，造(zao)成(cheng)(cheng)負載(zai)端(duan)零(ling)(ling)(ling)(ling)地電壓抬高(gao)，很(hen)難滿(man)足IBM、HP等服務器(qi)廠(chang)家對零(ling)(ling)(ling)(ling)地電壓小于1V的場地需求。另(ling)外，在(zai)市電和(he)發電機(ji)切(qie)換時，高(gao)頻機(ji)往往因零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)缺失而必須轉(zhuan)旁路工(gong)作，在(zai)特定工(gong)況(kuang)下可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)(cheng)負載(zai)閃斷的重大故障。工(gong)頻機(ji)因整(zheng)流(liu)器(qi)不(bu)需要零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)參與(yu)工(gong)作，在(zai)零(ling)(ling)(ling)(ling)線(xian)斷開時，UPS可(ke)以保持正(zheng)常供(gong)電。

　　結束語

　　從(cong)結構上講，工(gong)頻(pin)機(ji)UPS和高頻(pin)機(ji)UPS的(de)差異主要表現在隔(ge)離(li)(li)變壓器上，而工(gong)頻(pin)機(ji)對隔(ge)離(li)(li)變壓器的(de)使用(yong)，在很大程度(du)上提升了UPS的(de)可靠性(xing)。從(cong)綜合性(xing)能方面來講，工(gong)頻(pin)機(ji)和高頻(pin)機(ji)則(ze)各有優(you)劣(lie)，至少在當前，不(bu)存在誰取代誰的(de)問(wen)題。用(yong)戶在選購設(she)備的(de)時候應(ying)當立足(zu)于自身的(de)實際需要，而不(bu)是盲目跟從(cong)。比(bi)如，用(yong)戶要建設(she)中大型的(de)數據(ju)中心，那么對可靠性(xing)和穩定性(xing)的(de)要求就應(ying)當放(fang)在第一位，大功率的(de)工(gong)頻(pin)機(ji)UPS就應(ying)當是首選；如果是一般的(de)辦公(gong)場(chang)所應(ying)用(yong)，或(huo)者主要考慮到設(she)備對空間的(de)占用(yong)，則(ze)可以采用(yong)高頻(pin)機(ji)UPS。