| 摘要：本文作者通过长期实践认为，同工频机型UPS相比，高频机型的故障率偏高；同带外置输出隔离变压器的UPS相比，带内置隔离变压器的UPS的技术性能更优异。 |
6、带隔离变压器的UPS具有更优异的抗”冲击性”负载的能力：
凡是熟悉UPS常用负载的用户都知道，由于电力电子学的迅猛发展，它所带的绝大多数都是整流滤波型非线性负载。当UPS后接负载为不带输入功率因数校正功能(PFC)的PC电脑或DCS型的工控设备时（图4），UPS输出端的负载电流为峰值比(CF)高达3.3：1的冲击性电流。在此条件下，将导致在UPS输出电流中出现大量的谐波电流，它的电流谐波含量THDI值高处73.5%，其最大的电流谐波分量为3次电流谐波分量。此时的3次电流谐波分量的THDI值=53.2%。对于这样的负载而言，从UPS所输出的正弦波形的电压波，在大多数的时间内，它的负载电流均为零。这就意味着：在此期间内，从UPS所输出的能源并未被利用，仅在非常靠近正弦形电压波的峰值处的几毫秒内，UPS才真正在向负载提供能量。这样一来，如果我们直接利用高频机型的UPS来带这种负载时，对于有效值仅为6.06A的非线性负载而言，需要为高频机型UPS逆变器的IGBT功放管，提供峰值高达20A的“冲击性”电流。相比之下，对于50Hz的正弦波电流而言，它的峰值电流仅为8.5A左右。由此可见，其峰值电流增大了2.4倍左右，而且还会使IGBT功放管的瞬态温升增高5.5倍左右。这是因为，IGBT功放管的瞬态温升是正比于峰值电流的平方。
由此可见，如果我们直接利用高频机型UPS来带这种峰值比很高的负载的话，无异于将这种UPS长期置于电应力和热应力都处于急剧变化的恶劣工作状态之下，由此可能带来的恶果必然是高频机型UPS使用寿命的缩短和故障率的增高。
如图5所示，在UPS逆变器的输出端，配置Δ/Y型隔离变压器后，则可以利用隔离变压器所具有的如下优异运行特性来改善逆变器中IGBT管的工作条件，从而大幅度地提高UPS可靠性。从某种意义上讲，我们可以将这种输出隔离变压器看成，为跨接在UPS与整流滤波型非线性负载之间的“50Hz滤波器”，它将大幅提高UPS承担具有高峰比的冲击性电流的能力。
（1） 具有优异的抗高频干扰的衰减隔离特性，使得工频机具有很好的抗负载冲击能力和较高的短路阻抗；
（2） （2）能有效的衰减来自IT设备或网络设备等非线性负载所产生的3次及其奇数倍的滤波电流，有利于提高UPS逆变器IGBT功放管的可靠性。例如：在一台输出隔离变压器的副边绕组所需的负载电流的有效值=51A，电流谐波含量的THDI值=74%，峰值比为2.8：1。即：电流峰值约为143A的“冲击性”很高的电流。它电流谐波含量的THDI值=74%，其中最大的电流谐波分量出现在3次电流谐波分量上。
由此所带来的后果之一是：尽管用户已竭尽所能将它的三相负载不平衡度控制在<±2%的范围之内，仍然会导致它的零线电流，出现高达160%平均的线电流现象。这样一来，就会迫使用户必须将他们的UPS供电系统零线电缆的截面积增大，是它相线电缆的截面积的1.5倍以上。
相关的理论分析表明，导致零线电流的幅值异常增大的原因是，3次及其奇数倍谐波电流在零线上会发生“矢量和”相加的缘故。然而，对于同样的这台输出隔离变压器的原边绕组来说，由于它的Δ绕组对于它的负载电流中的3次及其奇数倍谐波电流分量来说，会呈现优异的陷波型的滤除作用，从导致其输入谐波特性得到明显地改善。
它主要表现在：负载电流的有效值下降到仅为45.2A左右，电流谐波含量的THDI值下降到28%，负载电流的峰值比下降到1.7：1。这就意味着：此时位于UPS逆变器中的IGBT管所需承担电流峰值仅为77A左右，从而达到大大削弱负载电流”冲击性”的目的。显而易见，这非常有利于提高UPS的可靠性。
图4PC机及DCS设备等整流滤波型非线性负载的输入谐波特性
图5带输出隔离变压器UPS的优异保护功能
（1）具有优异的抗高频干扰的衰减隔离特性，使得工频机具有很好的抗负载冲击能力和较高的短路阻抗；
（2）能有效地衰减来自IT设备/网络设备等非线性负载所产生的3次及其奇数倍的滤波电流，有利于提高UPS逆变器IGBT功放管的可靠性；
（3）有利于进一步提高UPS带三相不平衡负载的功能
责任编辑：kelly
评论表单加载中...
