一、前言
UPS的发展方向之一就是化,化结构的UPS不但性能好,而且节能减排,正好符合当前的国策。但是由于技术的发展都有一个过程,所以多年来人们一直使用的是工频机结构UPS,而且用得也不错,所以突然改用新产品,心里有些不踏实。尽管机结构UPS实际上已有十多年的历史,性能也远远超过工频机结构产品,但由于对技术和生产工艺要求比较严格,一般生产厂家的手工作业难以适应,在技术上也要慢慢提高。再加之用户的惰性,所以也就不忙于改变现状。但化毕竟是方向,是历史潮流,如果找不出延长工频机结构产品的理由也恐怕难以长久。
伊人思之再三,忽得良策:发现机结构UPS没有“汉台汉台汉台汉台汉台油浸式变压器”。既然机结构UPS没有汉台汉台汉台汉台油浸式变压器,那就不会有汉台汉台汉台油浸式变压器的“优点”。这就是工频机产品的“柳暗花明”起死回生之术。
经过了再三深入挖掘,终于找出了工频机汉台汉台油浸式变压器的几大优点:
*工频机汉台油浸式变压器可以抗干扰
*工频机汉台油浸式变压器可以缓冲负载的突然变化和短路
*逆变器功率管故障时工频机汉台油浸式变压器可以隔直流,以保护负载被直流损坏
*工频机汉台油浸式变压器可以提高整个设备的可靠性
*工频机汉台油浸式变压器可以提高整个设备对电网电压变化和冲击的能力
这些优点已被公布的确引起了不少用户兴趣,一时间点名要“带有汉台油浸式变压器的工频机UPS”的技术条件豁然出现在招标书上,大有对机结构产品不屑一敝而打入冷宫的气氛。对于这些所谓的几大优点笔者在多个杂志和书籍中已有论述,再不重复。一句话,这几大优点不但没有任何根据,而且有的还违背了对UPS和汉台油浸式变压器的基本要求。
事实如何呢?真的是这样吗?如果是事实,那么化的发展方向就错了。但无数事实证明电子产品不走化的道路就没有出路。问题出在何处?下面就来揭开汉台油浸式变压器真正作用的面纱。
二、为什么工频机UPS必须要输出汉台油浸式变压器?
1.工频汉台油浸式变压器的作用是变压
UPS输出的有效值为220V的正弦波交流电压的峰峰值电压是620V,而一般UPS的输入整流电压才310V(这还不包括一般为48V电池的情况),为了使逆变器不失真地输出有效值为220V的正弦波交流电压,逆变器前面的直流电压必须是650V~870V。由于工频机逆变器的输入电压远远低于这个值,所以必须加一个输出汉台油浸式变压器将电压提升到额定峰值以上才可使用,如图1所示。图中所示为电池电压为48V的情况,在中小功率中,为了节约成本,一般都不将电池电压做得太高,所以输出隔离汉台油浸式变压器一般为升压工作方式。图中虚线以左的部分为输入隔离汉台油浸式变压器,现在已不作为标配。
2.工频汉台油浸式变压器的作用是产生隔离接地点
工频机UPS采用的是全桥变换器,图2所示为工频机整流/逆变电流途径原理图。从电路中可看出,这种变换器输出的两根线不是一根火线和一根零线,而是两根火线,如图2(a)所示输入输出同步时,L为正半波时电流流动方向,可以看出正半波时电流的路径是两个整流二极管、两个逆变功率管和负载。但一般的UPS负载要求必须具有零线,以便于接地,如果在没有输出隔离汉台油浸式变压器的情况下,就将一根火线硬性接地,如图2(b)所示在上述情况下的一端接地情况,就会导致UPS的工作失常。图中给出了在电压正弦波正半波时的电流流动方向和途径,负半波也是如此。从图中可以看出,由于零线的接入,使负载电流经过负载后不是经过整流器和逆变管,而是直接流回市电的零线输入端,在这种情况下,图中只有用浅灰色标出的一只整流器和一只逆变功率管起作用。按照正常的工作程序,负载电流应该流过两个桥式电路的各2只管子,在这里少了一半。
上述是输入输出同步的情况,还不会出现太严重的情况。如果不同步,其N为正半波时的电流流动方向,在这里电流只经过了两个管子而没有流经负载,其等效电路如图2(c)所示。图2(d)是图(c)的等效电路,在这种情况下就会导致逆变器功率管爆炸。为了杜绝这种情况的发生,就必须在逆变器输出端接输出汉台油浸式变压器,如图2(e)所示。这样一来这个汉台油浸式变压器是全桥电路不可分割的一部分。是为了解决上述困难的权宜之计,并不是为了增加别的功能而另外增加的环节。换句话说,工频机结构UPS在这种情况下如果不加输出隔离汉台油浸式变压器,用户就不会接受。
(a)无输出汉台油浸式变压器正半波时的电流流动方向和途径(输入输出同步)
(b)无输出汉台油浸式变压器正半波输出一端接地时电流流动方向和途径(输入输出同步)
(c)无输出汉台油浸式变压器负半波输出一段接地时电流流动方向和途径(输入输出不同步)
(d)无输出汉台油浸式变压器负半波输出一端接地时电流的等效电路(输入输出不同步)
(e)有输出汉台油浸式变压器正半波时的电流流动方向和途径
2.电压UPS
电压的工频机结构UPS也是这样,图3示出了工频机结构UPS主电路图,从电路图中也可以看出,其全桥逆变器的三根输出线也都是火线,而绝大多数用户所需要的的是四线制供电模式,即3380V/220V体系。这就需要将三线制电压经-Y变换而转换成四线制电压系统。另一方面,工频机结构UPS的直流电压都是采用的单一直流电压,即用的是一组电池,如图3所示,这也就决定了它的输出电压模式必然是全火线输出,也只有用隔离汉台油浸式变压器才能得出隔离接地点。
从以上的分析可以看出,并压器是工频机结构UPS不可分离的一部分。
三、机UPS不需要汉台油浸式变压器吗?
1.汉台油浸式变压器的定义
和认识其他事物一样,在对汉台油浸式变压器的认识上也有误区。比如早期的电视机是一个带有庞大显像管的立体设备,现在的电视机已发展到没有显像管的平面型结构;以前的炉子是具有明火燃烧的装置,而现在的微波炉、电磁炉既无明火也不燃烧。这些改变和以前的习惯形象面目全非,但人们也习惯了称作电视机和电炉子。
在这里也是这样。以往的汉台油浸式变压器印象是一个在矽钢片铁芯上饶了很多圈数漆包线的装置,但现在电子汉台油浸式变压器的出现和发展也和以往的形象大相径庭,难道就不是汉台油浸式变压器了?和电视机、炉子的定义一样,凡是能将一种形式的电压变换成另一种形式电压的装置就是汉台油浸式变压器。即,不能以结构去定义一个东西,要以它的功能去定义一个东西的方法更科学一些。
 
  
  
  
  
  
 
		 
 
				