“工频”优于“高频”的剖析

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1、“工频机”和“高频机”剖析站在UPS设备厂商立场，当然都认为是自己的好，“公说公有理，婆说婆有理”。特别是对于起步较晚、技术能力相对较弱的厂商，虽然也或早或晚涉足高频技术的开发，但是短时间内只能止步于中低容量。为了自身的生存需要，就必须寻找一些看似“过硬”的理由，来延缓市场技术升级的步伐、想方设法延长低技术产品的生命周期，以更少的投入来赢得更大的产出。下面就“工频机”厂商惯常使用的，抬高“工频机”、贬低“高频机”的论点作逐一分析，看看是不是真的如此，虽然这些厂商自己通常也在生产和销售一定功率段的“高频机”。其中有的厂商500k已经上市，有

2、的厂商400k正在作初期推广试用的同时，还收购了非主流品牌中低端的1200k生产线。一、“工频机”厂商的主要论点工频机和高频机是按UPS的电路工作频率来区分的。工频机是以传统的模拟电路原理设计，由可控硅SCR整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压“隔离”变压器组成。因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz，顾名思义叫工频UPS。高频机通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成。IGBT可以通过控制加在门极的驱动来控制其开通与关断，IGBT整流器开关频率通常在几K到几十KHz,远远高于工频机,因此称为高频UPS。在工频UPS电

3、路中，主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。由于SCR属于半控器件，控制系统只能够控制开通点，一旦SCR导通之后，即使门极驱动撤消，也无法关断，只有等到其电流为零之后才能自然关断，所以其开通和关断均是基于一个工频周期，不存在高频的开通和关断控制。由于SCR整流器属于降压整流，所以直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低，要使输出相电压能够得到恒定的220V电压，就必须在逆变输出增加升压“隔离”变压器。相比而言，高频UPS整流属于升压整流，其输出直

4、流母线的电压比输入线电压的峰值高，一般典型值为800V左右，如果电池直接挂接母线，所需要的标配电池节数达到67节，这样给实际应用带来极大的限制。因此一般高频UPS会单独配置一个电池变换器，市电正常的时候电池变换器把800V的母线电压降压到电池组电压；市电故障或超限时，电池变换器把电池组电压升压到800V的母线电压。由于高频机母线电压为800V左右，所以逆变器输出相电压可以直接达到220V，逆变器之后就不再需要升压变压器。因此，“隔离”变压器是工频机与高频机在组成上的主要区别。解读论点：首先提出了看似非常客观的论点来取信读者，其目的是为了模

5、糊和误导概念，这些论点、概念的灌输主要有以下三个方面。1、“工频机”有隔离变压器，而隔离变压器是万能的；2、SCR（可控硅）的控制简单，所以可靠；1、“高频机”的直流电压高，寓意高压危险；“工频机”的直流电压低，因此安全。一、“工频机”厂商论点展开说明1.UPS输出隔离变压器的作用“隔离”变压器是利用电磁感应原理，对配电或信号进行电气隔离的装置。隔离变压器在UPS电源中通常被设计在逆变器的输出端，可以起到增加UPS性能改良负载端的供电质量的作用。通常，UPS的输出隔离变器有以下四大优点：1）降低零地电压，优化UPS末端供电网络UPS的逆变

6、输出装“隔离”变压器可以“隔离”输入和输出之间的电气连接，从而有效地降低输出的零地电压。由于隔离变压器的副边绕组采用Y型接法，中性点接地后产生新的零线，从而达到了降低零地电压的目的。事实上，HP、IBM、SUN的小型机因为要保证精密的计算能力与高可靠性的数据处理传输能力，都会对零地电压有极高的要求，加装隔离变压器可以彻底解决因为零地电压偏高技术人员无法调试的问题。这是非常典型的伪命题，分析如下：l首先，在“工频机”中的输出升压变压器，完全没有的隔离作用，因为它产生的零线与市电输入零线直接相连短接，见下图中蓝色连线，根本没有隔离作用，无法实

7、现市电与负载的电气隔离。工频机原理图l因为这个“隔离”变压器的存在，就能降低零地电压。其实，“工频机”与“高频机”（如下图）一样，市电输入零线与UPS输出零线都是直通的，UPS本身没有能力改变零地电压。高频机原理图有用户一定会举证说，在我们这里的实际应用当中，有的用“高频机”结果零地电压偏高，后来换成“工频机”就好了。不可否认有这样的情况发生，但是必须要去彻底了解现场“工频机”降低零地电压的手段。在很多应用场合，部分销售“工频机”的代理商会对出现输出零地电压偏高采用一种极端危险、不负责任的方案，就是将输出端零地短接，使得UPS输出零地电压

8、几乎为零。之所以会强调部分代理商这个概念，是因为厂商合格的工程师，一般不会以这种违反安规、破坏既有供电系统规范、不负责任的处理方式。以下是不合法的输出零地短接错误方式：常见的不规范做法是通过将