一、前言

      根據(jù)歷史的發(fā)展規(guī)律，當(dāng)前正值高頻機型UPS替代工頻機型UPS的過渡時期，在這個時期，以前一直不被人們注意的輸出變壓器現(xiàn)在竟成了“搶手貨”。主要原因是：據(jù)說這個變壓器可以抗干擾。所以不但工頻機型UPS的這個變壓器穩(wěn)固了抗干擾功能，就是已經(jīng)取消了這個變壓器的高頻機型UPS也必須在輸出端再給加上去。這樣一來，在人們的印象中就好像高頻機型UPS取消變壓器的做法是瞎耽誤工夫，反而成了技術(shù)落后的產(chǎn)品。可見宣傳的“魅力”有多大！難怪一些用戶對沒有輸出變壓器的高頻機型UPS抱有懷疑態(tài)度：變壓器沒了就不抗干擾了！

      如果上述的宣傳是真理，那么高頻機型UPS就真地沒有立錐之地了。可惜的是UPS輸出變壓器可以抗干擾”說法是“無的放矢”！為了說明這個問題，先解決以下幾個問題：

輸出變壓器抗干擾的目的是什么？

UPS輸出變壓器抗的是什么干擾？

UPS輸出變壓器在電路中是否有干擾可抗？

這幾個問題搞清楚了，結(jié)論也就出來了。

二、UPS輸出變壓器抗干擾的目的是什么？

      這個問題很好回答，抗干擾的目的就是為了保護(hù)設(shè)備和電路不受損害。圖1示出了兩種

 

圖1  UPS供電原理方框圖

 

      UPS供電系統(tǒng)原理方框圖。因為這里談的是輸出變壓器，所以不涉及整流器。從圖1（a）中可以看出，變壓器抗干擾的目的就是為了保護(hù)前面的逆變器和后面的負(fù)載電路。就是說這個變壓器可以防止逆變器出來的干擾去損害負(fù)載電路，或者是負(fù)載出來的干擾去損害逆變器。除此二者外沒有第三。

      首先說明，不論是高頻機型UPS，還是工頻機型UPS，在相同規(guī)格的情況下，此二者的逆變器是一樣的，負(fù)載也是一樣的。既然工頻機型UPS的逆變器需要保護(hù)，那么按照變壓器宣傳者的理論，高頻機型UPS的逆變器因沒有變壓器隔離，就不受保護(hù)，就應(yīng)該受到負(fù)載干擾的損害，即應(yīng)該頻繁地?fù)p壞。而實踐證明逆變器并未損壞，而且還一直工作很好。比如某品牌高頻機型UPS在近三年間裝機從250kVA到600kVA近300臺無一逆變器損壞的例

子，這在工頻機型UPS中也是罕見的。至于負(fù)載，只是用電單元，不向逆變器輸送干擾，而且也送不過去。況且逆變器也不是干擾源。關(guān)于這一點，不妨用示波器測一下就可看得清楚。所以工頻機型UPS的輸出變壓器在這里并不是起保護(hù)作用的環(huán)節(jié)。

三、工頻機型UPS輸出變壓器抗的是什么干擾？

      前面已經(jīng)討論了工頻機型UPS的輸出變壓器在這里既然不是起保護(hù)作用的環(huán)節(jié)，那么它抗干擾的目的是什么呢？真正的問題是：變壓器在這里是不是真地在抗干擾。圖5示出了工頻機型UPS的供電線路電原理圖。圖中的AB兩點表示UPS的輸出端，就在AB這兩點，UPS輸出電壓U_UPS的波形失真一般應(yīng)小于5%（這是指標(biāo)的要求），是一個很好的正弦波，如圖中所示。但到了負(fù)載端，電壓U_L的波形就出現(xiàn)了失真，這個失真是如何形成的呢？眾所周知，負(fù)載端的工作電流I_L是對應(yīng)正弦波電壓峰值處的脈沖電流，盡管UPS輸出端AB處是很好的正弦波，但電源到負(fù)載端有一定距離，而電纜是有阻抗的，所以電纜的長短就決定了阻抗R_W的大?。?/p>

 

圖2  UPS供電線路電原理圖

 

式中  R_W —電纜在某長度l下的阻抗

r —電纜材料的電阻率

l—電纜長度

S—電纜截面積

X_L—電纜在長度l下的電抗

    負(fù)載電流在電纜上形成的脈沖電壓降：

U_Rw=I_LR_W                                                     （2）

所以 負(fù)載端的電壓就是：

U_L=U_UPS-I_LR                                （3）

      從式（1）可以看出，在負(fù)載端由于R_W很大，脈沖壓降也很大，UPS輸出正弦波減去這個線路上的脈沖壓降后，就形成了失真波形。而在AB兩端由于l=0，所以R_W =0，此處的電壓波形仍然是很好的正弦波。

      就是說，在變壓器的輸入端，逆變器送來的是很規(guī)則的PWM波形而不是干擾，用不著變壓器來抗，負(fù)載端的失真波形是負(fù)載正常工作后留下的影子，也不是干擾，更不能傳到變壓器的輸出端，所以變壓器在這里沒有干擾可抗。換言之，這個變壓器的輸入和輸出兩端根本就沒有干擾，這就是UPS輸出電壓本來的面貌，并不是變壓器的什么功勞，非要說它在這里抗干擾，這不就是無的放矢么！進(jìn)一步說，UPS的輸出變壓器是一個一直處在沒有干擾環(huán)境中的環(huán)節(jié)，怎么就斷定它具有抗干擾的能力呢！沒有輸出變壓器的高頻機型UPS在這里也同樣是一個一直處在沒有干擾環(huán)境中的環(huán)節(jié)，怎么就沒有抗干擾的能力呢！就好像兩個一直生活在高山上的兩兄弟，除了山上的小溪就從來就沒有見過江河湖海，“智者”根據(jù)什么可以斷定其中一個具有游泳的能力，而另一個就沒有這種能力呢？

      所以說，UPS的輸出變壓器在它的位置上除了變壓和產(chǎn)生零點外，沒做第三件事。

四、高頻機型UPS加輸出隔離變壓器是“畫蛇添足”

      不管是從理論上還是實際應(yīng)用中都可以看出，從兩種UPS的輸出端開始到負(fù)載端的這段線路的供電效果是完全一樣的：有變壓器是這樣，沒有變壓器也是這樣，這是不可辯駁的事實。既然如此，為什么還要加這個隔離變壓器呢？這主要是那種“變壓器可抗干擾”的誤導(dǎo)宣傳起了作用。為了鞏固“變壓器可以抗干擾”的的神話地位，“智者”就必須要求高頻機UPS也要加上這個變壓器，才可顯示出這種理論的正確性，如圖4（b）所示?？上У氖窃赨PS輸出端這個地方?jīng)]有任何一方可以送來干擾，如前所述，在這里無

任何干擾可抗，再說變壓器根本就沒有抗干擾功能，關(guān)于這一點，筆者在多篇文章和書籍中早有論述。所以在這里硬要加進(jìn)一個變壓器，豈不是“畫蛇添足”！

  

圖4 高頻機型UPS加隔離變壓器和不加隔離變壓器時的電原理圖

 

      加這個變壓器千萬不要理解成是“錦上添花”。錦上添花意味著有它不多，沒它不少。這里可不一樣，加上它不但“多了”，而且還帶來了負(fù)面效應(yīng)。就好像一條寬敞平坦的公路，硬要從當(dāng)中挖斷而修一座橋。會帶來什么后果呢？增加了車輛爬坡的汽油消耗量，萬一橋面出現(xiàn)情況就會影響交通，比如突然天降大雪，由于濕滑而導(dǎo)致汽車爬不上去，即使上去了下坡時又會有撞車的危險。這就導(dǎo)致了交通中斷。UPS也是這樣：增加了投資和占地面積、增加了功耗和多了一個故障點。這就是花錢買不可靠因素，這也是誰都不愿做的事情??！

      另外一個危害就是如果加了這個變壓器，當(dāng)多機并聯(lián)時，就使得本來沒有環(huán)流的高頻機型UPS（如圖5（b）所示），出現(xiàn)了環(huán)流，如圖5（a）所示。

  

圖5 有和沒有輸出變壓器的UPS并聯(lián)情況

 

      從圖5（a）可以看出，兩個UPS變壓器次級電壓由于各種參數(shù)的差異是不一樣的，由于面壓器內(nèi)阻是毫歐級數(shù)值，也會導(dǎo)致環(huán)流。而且由于這個環(huán)流路徑上幾乎沒有任何障礙，即使是很小的電壓差也會導(dǎo)致可觀的電流；沒有變壓器的高頻機型UPS就不同了，即使有和變壓器相同的電壓差，由于路徑上的重重障礙（如圖（b）中虛線所示），早把這點電壓吃掉了。因此，高頻機型UPS的并機環(huán)流就不用去考慮。