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谈高频机型UPS的零地电压问题

来源:中国电源学会 作者:王其英 更新时间:2011-7-5 11:26:03

摘要:据权威调查机构赛迪顾问报告显示,高频机型UPS的销售额从2006年的12亿元增加到2010年的21.1亿元,上升了近76%;而工频机型UPS销售额则由2006年的14.1亿元下滑到2010年的12.7亿元,下降了近10%。高频机型UPS销售额这么高,说明用户还是普遍接受的。如果零地电压指标不合格,那么高频机型UPS是如何进入用户机房的?又是如何验收通过的?

  3.零地电压并不是因为工作频率的升高而抬高的
  
  有人说高频机型UPS由于采用了高频率工作才导致零地电压升高的。高频是UPS发展的方向,因为只有高频才可使原来UPS的体积重量减下来,才能节约。比如某品牌300kVA容量的工频机型UPS在输入功率因数大于0.95情况下的重量是2.2吨,而高频机型UPS在输入功率因数大于0.99情况下的重量仅为0.8吨。节约了1.4吨,这1.4吨都是优质的钢材、高纯度的紫铜、价格昂贵的稀土元素,等等。所以高频对节能减排做出了重大贡献。对高频机型UPS水平的衡量标准之一就是看频率能做到多高,前提是在保持功耗不变的情况下,频率做得越高,技术含量就越高。目前工频机型UPS逆变器的工作频率基本和高频机型UPS差不多,一般不超过10kHz,只有少数做到了15kHz。只有100kVA以下的高频机型UPS才可真正做到20kHz以上。图2示出了UPS滤波器解调原理图,此图中无论高频机还是工频机,二者逆变器的工作原理都一样。在许多产品中是一样的,逆变器输出的脉宽调制波也是一样的,所以滤波器参数也是一样的。


图2UPS滤波器解调原理图

   如图中所示,从逆变器出来的脉宽调制波高频调制电流IH经LC滤波器流入零线N,与零线上的阻抗一起形成零线电压,即零地电压。两类UPS的情况是一样的。调制波经滤波器后将包含的正弦波电压解调出来送到输出端,至于后面接不接变压器无关紧要。不过对工频机UPS而言,由于其逆变器是全桥电路,就必须添加变压器,否则就没法使用。
  
  4.零地电压对负载正常运行不会构成威胁
  
   构成干扰的三大因素是干扰源、传递干扰的途径和受干扰的设备,缺一就形不成干扰。实际上零地电压就根本不是干扰源,就像下水道中的污水一样,不会对流入下水道以前的自来水造成任何污染。再从传递干扰的途径来看,图3示出了IT负载内部电源结构原理图。从图中可以看出,具有数伏零地电压的220V交流电,进入IT负载的电源后,从第一到第二级,也许还能“追寻”到这一电压存在的踪迹,但是经过第三级后,由于变压器的隔离作用,这一共模电压在变压器的二次侧被彻底消除,后面的电路已经没有了零线,只有直流的正、负极,所以也就不再存在所谓的零地电压及产生的干扰的问题。此外,电源都在其输入端设有共轭电抗器与Y电容,这一部件基本就可将共模的零地电压阻隔在IT电源的第一级以外。
  
   可见,零地电压进入IT负载内部后,经共轭电抗器抑制后,终结于内部整流器的前端,根本就到达不了IT内部CPU、RAM、EPROM和硬盘等的供电端,所以无论多高的零地电压都根本不可能对数据系统造成任何影响。


图3IT负载内部电源结构原理图

   有必要指出的是IT负载电源输出的12V纯净直流电压,就是经第三级高频逆变器的高频变换得到的,其变换频率通常高达50~150kHZ,远高于高频机UPS的变换频率,所以高频变换是IT电源自身的根本,IT负载本身就是一台典型的“高频机”。
  
  还可以从其它很多方面说明零地电压形不成干扰的问题。这个问题在我国电信系统已经解决,零地电压的1V禁令也被否定,甚至高达10V的零地电压也可在电信系统机房畅行无阻。
  
  责任编辑:尕刺

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