分析干式變壓器在工頻機不間斷電源輸出電路中

1.前言根據歷史發(fā)展規律，目前正處于高頻不間斷電源取代工頻不間斷電源的過(guò)渡時(shí)期。在此期間，以前沒(méi)有被人們注意到的輸出干式變壓器成為“熱門(mén)商品”。主要是據說(shuō)這種干式變壓器能抗干擾。因此，不僅工頻不間斷電源的干式變壓器穩定了抗干擾功能，而且在輸出端還必須增加取消了干式變壓器的高頻不間斷電源。這樣一來(lái)，在人們的印象中，好像高頻UPS取消干式變壓器是一種盲目的浪費時(shí)間，卻成了技術(shù)上的落后產(chǎn)品?？梢?jiàn)宣傳多么吸引人！難怪有些用戶(hù)對沒(méi)有輸出干式變壓器的高頻UPS持懷疑態(tài)度：沒(méi)有干式變壓器就沒(méi)有抗干擾！

如果以上宣傳屬實(shí)，高頻UPS真的沒(méi)有立足之地?？上PS輸出干式變壓器能抗干擾，意思就是“不瞄準”！為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，先先解決以下問(wèn)題：

輸出干式變壓器抗干擾的目的是什么？

UPS輸出干式變壓器抗什么干擾？

不間斷電源輸出干式變壓器電路有干擾嗎？

這些問(wèn)題搞清楚了，結論就出來(lái)了。

二、UPS輸出干式變壓器抗干擾的目的是什么？

這個(gè)問(wèn)題很好回答?？垢蓴_的目的是保護設備和電路不受損壞。圖1顯示了兩種

(一)工頻不間斷電源供電原理圖

(二)高頻不間斷電源原理圖

圖1不間斷電源供電原理框圖

不間斷電源供電系統原理框圖。因為我們說(shuō)的是輸出干式變壓器，不涉及整流器。從圖1(a)可以看出，干式變壓器的抗干擾目的是保護前逆變器和后負載電路。也就是說(shuō)，這種干式變壓器可以防止來(lái)自逆變器的干擾損壞負載電路或者來(lái)自負載的干擾損壞逆變器。除了兩個(gè)沒(méi)有第三個(gè)。

先先，無(wú)論是高頻UPS還是工頻UPS，在規格相同的情況下，兩個(gè)逆變器都是一樣的，負載也是一樣的。由于工頻UPS的逆變器需要保護，根據干式變壓器的宣傳者理論，高頻UPS的逆變器由于沒(méi)有被干式變壓器隔離，所以沒(méi)有被保護，所以應該是被負載干擾損壞，也就是說(shuō)應該是經(jīng)常損壞。實(shí)踐證明，逆變器沒(méi)有損壞，一直工作得還不錯。比如某品牌高頻UPS近三年安裝了250kVA到600kVA的逆變器近300臺，這在工頻UPS中也是少見(jiàn)的。至于負載，只是一個(gè)耗電單元，不傳輸干擾給逆變器，不能傳輸。另外，逆變器不是干擾源。關(guān)于這一點(diǎn)，你不妨用示波器測量一下，看清楚。所以工頻UPS的輸出干式變壓器在這里不是保護環(huán)節。

3.工頻型號UPS輸出的干式變壓器抗什么干擾？

這里已經(jīng)討論過(guò)工頻UPS的輸出干式變壓器不是保護環(huán)節，那么它的抗干擾目的是什么？真正的問(wèn)題是：這里的干式變壓器真的抗干擾嗎？圖5是工頻不間斷電源供電線(xiàn)路的電氣原理圖。圖中的兩點(diǎn)AB代表UPS的輸出端。在這兩點(diǎn)AB，UPS輸出電壓UUPS的波形失真一般應該小于5%(這是指標的要求)，是一個(gè)很好的正弦波，如圖。但是當涉及到負載時(shí)，電壓UL的波形是失真的。這種扭曲是如何形成的？眾所周知，負載端的工作電流IL是正弦波電壓峰值對應的脈沖電流。雖然UPS的輸出端AB是很好的正弦波，但是電源和負載端之間有一定的距離，電纜有阻抗，所以電纜的長(cháng)度決定了阻抗RW的大?。? #p#分頁(yè)標題#e#

(1)

圖2不間斷電源供電線(xiàn)路電氣示意圖

其中RW-一定長(cháng)度L下電纜的阻抗

r—電纜材料的電阻率

L—電纜長(cháng)度

電纜負載電流引起的脈沖壓降；

URw=ILRW (2)

因此，負載端的電壓為：

UL=UUPS-ILR (3)

從公式(1)可以看出，由于RW大，負載端的脈沖壓降很大，從UPS輸出的正弦波中減去該線(xiàn)路上的脈沖壓降后，形成失真波形。而在A(yíng)B兩端，由于l=0，RW=0，這里的電壓波形還是很好的正弦波。

也就是說(shuō)，在干式變壓器的輸入端，逆變器發(fā)出的是規則的PWM波形而不是干擾，不需要干式變壓器來(lái)抵抗。負載端的失真波形是負載正常運行留下的陰影，不是干擾，不能傳遞到干式變壓器的輸出端，所以這里沒(méi)有干式變壓器需要抵抗的干擾。換句話(huà)說(shuō)，干式變壓器的輸入和輸出兩端都沒(méi)有干擾。這是UPS輸出電壓的原貌，不是干式變壓器的功勞。必須說(shuō)這里有抗干擾，所以不是針對什么都沒(méi)有！UPS這種沒(méi)有輸出干式變壓器的高頻型號，這里也是同樣的波形，更能說(shuō)明問(wèn)題。

因此，UPS的輸出干式變壓器除了變換和產(chǎn)生零點(diǎn)外，在其位置上沒(méi)有做第三件事。

第四，高頻UPS加輸出隔離干式變壓器是“畫(huà)蛇添足”

無(wú)論在理論上還是在實(shí)際應用中，都可以看出，這條線(xiàn)路從兩個(gè)UPS的輸出端到負載端的供電效果是完全一樣的：有干式變壓器，沒(méi)有干式變壓器，這是不爭的事實(shí)。既然如此，為什么還要加上這種隔離干式變壓器呢？這主要是那種“干

式變壓器可抗干擾”的誤導宣傳起了作用。為了鞏固干式變壓器可以抗干擾的的神話(huà)地位，就必須讓高頻機UPS也要加上這個(gè)干式變壓器，才可顯示出這種理論的正確性，如圖4(b)所示，可惜的是在UPS輸出端這個(gè)地方?jīng)]有任何一方可以送來(lái)干擾，換言之，在這里無(wú)任何干擾可抗，再說(shuō)干式變壓器根本就沒(méi)有抗干擾功能，關(guān)于這一點(diǎn)，筆者在多篇文章和書(shū)籍中早有論述。所以在這里硬要加進(jìn)一個(gè)干式變壓器，豈不是“畫(huà)蛇添足”!

(a) 高頻機型UPS供電系統原結構

(b)加隔離干式變壓器后的高頻機型UPS供電系統

圖4 高頻機型UPS加隔離干式變壓器和不加隔離干式變壓器時(shí)的電原理圖

加這個(gè)干式變壓器千萬(wàn)不要理解成是“錦上添花”。錦上添花意味著(zhù)有它不多，沒(méi)它不少。這里可不一樣，加上它不但多了，而且還帶來(lái)了負面效應。就好像一條寬敞平坦的公路，硬要從當中割斷而修一座橋。會(huì )帶來(lái)什么后果呢？增加了車(chē)輛爬坡的汽油消耗量，萬(wàn)一橋面出現情況就會(huì )影響交通，比如突然天降大雪，由于濕滑而導致汽車(chē)爬不上去，即使上去了下坡時(shí)又會(huì )有撞車(chē)的危險。這就導致了交通中斷。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(gè)故障點(diǎn)。這就是花錢(qián)買(mǎi)不可靠因素，這也是誰(shuí)都不愿做的事情啊!#p#分頁(yè)標題#e#

另外一個(gè)危害就是如果加了這個(gè)干式變壓器，當多機并聯(lián)式，就使得本來(lái)沒(méi)有環(huán)流的高頻機型UPS如圖5(b)所示，出現了環(huán)流，如圖5(a)所示。

(a) 有輸出干式變壓器的UPS并聯(lián)原理圖

(b)沒(méi)有輸出干式變壓器的UPS并聯(lián)原理圖

圖5 有和沒(méi)有輸出干式變壓器的UPS并聯(lián)情況

從圖5(a)可以看出，兩個(gè)UPS干式變壓器次級電壓由于各種參數的差異是不一樣的，這就導致了環(huán)流，而且由于這個(gè)環(huán)流路徑上沒(méi)有任何障礙，即使是很小的電壓差也會(huì )導致可觀(guān)的電流;沒(méi)有干式變壓器的高頻機型UPS就不同了，即使有和干式變壓器相同的電壓差，由于路徑上的重重障礙，早把這點(diǎn)電壓吃掉了。

來(lái)源：比特網(wǎng)