間斷電源就是它的孿生兄弟。幾十年來(lái)大半部分時(shí)間就是就是這種工頻機(jī)UPS為計(jì)算機(jī)保駕護(hù)航，才使得IT技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。可以說(shuō)工頻機(jī)UPS為IT技術(shù)的發(fā)展立下了汗馬功勞。但工頻機(jī)UPS機(jī)不是文物也不是古董，而是一種技術(shù)設(shè)備，技術(shù)是要發(fā)展的。歷史的規(guī)律就是新的代替舊的，因?yàn)榕f的一旦妨礙了生產(chǎn)力的發(fā)展就會(huì)被新的淘汰。那么工頻機(jī)UPS的哪些方面阻礙了生產(chǎn)力的發(fā)展呢?如前所述，首先是耗材，如圖2(a)所示，工頻機(jī)輸出端龐大的變壓器是一個(gè)典型的耗材耗能的裝置。而圖2(b)所示的高頻機(jī)UPS就取消了這個(gè)變壓器。有人說(shuō)這個(gè)變壓器抗干擾，這是一種誤解。這個(gè)變壓器的作用只有兩點(diǎn)：產(chǎn)生隔離接地點(diǎn)和變壓，在三相中必須是D-Y(角星或角星)接法

 

圖2 兩種UPS逆變器后面的結(jié)構(gòu)

時(shí)才可消除三次諧波。可惜逆變器輸出波形中沒(méi)有干擾可抗。

從工頻機(jī)UPS輸入電路上看，如圖3所示，一般容量的標(biāo)準(zhǔn)配置是“6脈沖”輸入整流器，如圖所示的虛線框內(nèi)部分。這種結(jié)構(gòu)效率可達(dá)90%以上，但此時(shí)的輸入功率因數(shù)只

 

圖3 12脈沖整流器輸入的UPS主電路原理圖

有0.8左右，換言之器輸入諧波電流達(dá)30%以上。這個(gè)數(shù)值標(biāo)志著破壞了電網(wǎng)電壓的正弦波波形，對(duì)外干擾大和增加了無(wú)功功率對(duì)線路的占空比，限制了供電局對(duì)外輸出的有效功率。因此供電局一般都對(duì)用戶提出了輸入功率因數(shù)必須大于0.9的要求，否則就罰款。如果增加整流脈沖的個(gè)數(shù)就可提高輸入功率因數(shù)。因此就出現(xiàn)了12脈沖整流器輸入的UPS.如圖3所示。這種電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是在原有電路的基礎(chǔ)上再加一套6脈沖整流器，另外再加一個(gè)移相變壓器。這樣做了以后可將輸入功率因數(shù)提高到0.9，如果再加11次諧波濾波器，又可將輸入功率因數(shù)提高到0.95以上。這樣做的代價(jià)有多大呢?某典型300kVA的UPS在6脈沖整流器時(shí)是1600kg，變成12脈沖整流器后重量是2200kg，增加了600kg.400kVA的UPS變成12脈沖整流器后則加了650kg!而某品牌300kVA的UPS才重830kg!相差何其懸殊!

為了將輸入功率因數(shù)進(jìn)一步提高，有的專家提出了24相整流方案，整流脈沖可達(dá)24個(gè)之多，輸入功率因數(shù)可達(dá)0.99以上。圖4(a)和(b)分別為采用諧波諸如型的自耦變壓

(c) 24相整流自耦變壓器結(jié)構(gòu)原理圖

 

圖4 24相輸入整流方案

器式24相整流工頻機(jī)UPS輸入整流器和采用平衡電感的自耦變壓器式24相整流工頻機(jī)UPS輸入整流器，圖4(c)所示為24相整流自耦變壓器結(jié)構(gòu)原理圖。圖4電路和變壓器的有效結(jié)合無(wú)疑可以實(shí)現(xiàn)0.99以上的輸入功率因數(shù)指標(biāo)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度使制造的困難加大，并且仍未脫離耗電耗材的弊病。所以這種方案直至現(xiàn)在牙只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)“金屋藏嬌”。

而高頻機(jī)UPS完全克服了這些缺點(diǎn)

 

圖5 三相高頻機(jī)UPS主電路結(jié)構(gòu)原理圖

3. 幾種高頻機(jī)UPS的結(jié)構(gòu)的種類

(1)在線互動(dòng)式

圖5.3(a)和(b)所示的兩個(gè)電路就是在線互動(dòng)式電原理圖，從圖中可以看出它們是后備式的工作方式在線的效果。

圖5.3(a)所示的電路所以是在線的效果，其標(biāo)志就是在任何時(shí)候它的輸出電壓波形都是正弦波，其繼電器的切換時(shí)間也很短，只有2ms.盡管其輸出電壓穩(wěn)定度只有±12%，這對(duì)一般電子負(fù)載已足夠了。

圖5.3(b)所示的是通過(guò)兩個(gè)原始電壓的交叉供電使輸出電壓達(dá)到一定穩(wěn)定度的電源。這里的兩個(gè)“原始電壓”一個(gè)是輸入電壓，一個(gè)是由雙向變換器產(chǎn)生的輸出變壓器電壓。其結(jié)構(gòu)是帶數(shù)個(gè)抽頭的輸出變壓器，其交叉工作原理是：當(dāng)輸入或輸出電壓范圍超出規(guī)定要求時(shí)，為了穩(wěn)壓抽頭繼電器就會(huì)自動(dòng)切換抽頭位置，當(dāng)即電器觸點(diǎn)離開(kāi)原來(lái)抽頭但還沒(méi)有接觸到下一個(gè)抽頭時(shí)，雙向變換器啟動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓以填補(bǔ)抽頭換接過(guò)程的斷電時(shí)間。抽頭換接過(guò)程完畢后雙向變換器自動(dòng)關(guān)閉，重新回到市電供電模式。

 

(a) 兩個(gè)原始電壓加減互動(dòng)方式原理圖

 

(b) 兩個(gè)原始電壓交叉互動(dòng)方式原理圖

圖5.3 互動(dòng)式UPS原理電路圖

(2)串并聯(lián)調(diào)整式

串并聯(lián)調(diào)整式也稱Delta變換式，這是一種由電流源(Delta變換器)與電壓源(主變換器)構(gòu)成并聯(lián)連續(xù)補(bǔ)償向負(fù)載供電的一種在線式UPS，屬高頻機(jī)范疇。其輸出電壓穩(wěn)定度是1%，如圖5.4所示。在市電正常范圍供電時(shí)作為電流源的Delta變換器主要向負(fù)載提供有功功率，而與其并聯(lián)供電的主變換器只提供無(wú)功功率和負(fù)載突變式的補(bǔ)償功率。當(dāng)市電異常時(shí)，Delta變換器關(guān)閉而改由主變換