目前UPS的發展方向是高頻機型UPS替代工頻機型UPS，因為首先高（gāo）頻機型UPS相比工（gōng）頻機型UPS來講，不僅取消（xiāo）了笨（bèn）重的變壓器，在效率方麵也是提高了（le）近5%。可（kě）是國內的現狀就是還有些戶對高頻機不太信任，這一方麵也是（shì）因為宣傳的緣故。造成了普遍用（yòng）戶對高頻機的（de）不信任。雖（suī）然工頻機型UPS使用的曆史比較長，但由（yóu）於它固有的缺點想真正提高機房節能是不太可能實現的，如（rú）圖（tú）1所示。

技術（shù）總是在發展的，新技術（shù）代替舊技術（shù）是曆史的發展（zhǎn）規律。然而，新舊之間的替代與轉換一般並不是那麽順（shùn）利，人類社會是這（zhè）樣（yàng），自然（rán）、科技領域（yù）也是（shì）如此。現在的電子技術已進入數字化時代，這是不可逆轉的技術發展規律，各行各業遲早都要集中到這一條路上來，但就某一個時期來說發展是不（bú）平衡的，這中間有很多因素的影響，比如各自的技術發展水平不同，人員對新技術的認識和接受能力不同等等。具體到UPS領域又何嚐不是如（rú）此。

一、工頻機UPS和高頻UPS的一般概（gài）念

靜止變（biàn）換式工頻機結構UPS技術出現在上個世紀70年代，毫無疑問在當時屬尖端技（jì）術，幾十年間也為電子（zǐ）電器技術領域作出了不朽的貢獻，有口皆碑。一般說任何（hé）技術的先進性是相對而言，任何（hé）先進的產品（pǐn）也有（yǒu）其一定的適用期。隨著IT技術的出現（xiàn）與發展，工頻機UPS組件暴露出它的缺（quē）點，比如（rú）體積大、重量（liàng）大、功耗大和（hé）輸入功率因數低等不利因素大大影響了數據中（zhōng）心（xīn）的可靠性。

在曆史發展中總是遵循這（zhè）樣一個規律：每當一種（zhǒng）技（jì）術阻礙生產力發展（zhǎn）時，就（jiù）會有一種新的技術產生出來代替。毫不例外，高頻（pín）機UPS技術問世了。為了區別以（yǐ）前的UPS，就起了一個高頻機UPS的（de）名字（zì）。原來那種輸入輸出都工作在50Hz並且有輸出變壓器的老的電路結構就稱作工頻（pín）機UPS；而這種輸（shū）入輸出電路都工作在20kHz以上且沒有的輸出變壓器的電路就稱為高頻機UPS。

二、高頻UPS比工頻機UPS有哪些優（yōu）點

1、  輸（shū）入功率因（yīn）數高

工頻機UPS一般（bān）在200kVA以下的輸入（rù）電路都采（cǎi）用（yòng）了可控矽6脈衝整流，輸入功率因數不超過0.8，諧波電流有30%之大。如（rú）果前麵接發電機（jī），發電機的容量至少要3倍（bèi）於UPS功率；如果（guǒ）是單相小功率UPS，發電機的容量至少要5倍於UPS功率。

但是（shì），任何容量（liàng）的高頻機UPS的輸入功率因數都可做到0.99或甚至以（yǐ）上，諧波（bō）電流小於5%，前置發電機（jī）的容量理論上和UPS功（gōng）率相同（tóng），大大縮減了（le）投資和占地麵積等。尤其（qí）是對市電的充分利（lì）用具有良好的經濟（jì）意義和社會意義。

2、  本身功耗小

在同樣指標下，比如（rú）要（yào）求輸入功率因數為0.95以上時，工（gōng）頻機UPS就必須（xū）外加諧波濾波器或改（gǎi）為12脈衝整流，就是說前麵要增加一個設備，再加上輸出變壓器，就比高頻（pín）機UPS多了兩個環節，如圖1所示。由於此二（èr）者的影響，使得工頻機UPS的效率比高頻機UPS低5%。在同樣是100kW的容量時工頻機UPS每年（nián）要比高頻機UPS多（duō）消耗5萬度電！這在中央（yāng）號召節能減排的今天，能源的節約具有深遠意（yì）義。
 

圖1  高輸入功率因數下的工頻（pín）機UPS和高頻機（jī）UPS結構方框

3、  對外幹（gàn）擾小

UPS的幹擾一般有（yǒu）兩種，一種是聽得到的機械噪聲，一種是聽不到的電噪聲，這（zhè）兩種噪聲工頻機UPS都有，形成了對設備和對人的傷害。電噪聲影響機器的穩定度，機械噪聲影響人的身心（xīn）健康，降低工作（zuò）效（xiào）率。

而高頻機UPS由於工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵聽不到的頻率，使工作環（huán）境安靜下來。又由於一般（bān）的高頻機UPS的（de）輸入功率因數高達0.99以上，幾乎是線性，所以對外幹擾幾乎為零。

4、  體積小、重量輕

工頻機UPS由於有了輸出變壓器和適（shì）應50Hz的電感電容等低頻器（qì）件使得體積重量都很大。比（bǐ）如某品牌200kVA工頻機UPS重1380kg，而同是這一廠家的250kVA高頻機 UPS 重量隻有（yǒu）830kg。

5、全數（shù）字技術

工頻機UPS開始是模擬技術，現在一般發展為數字與模擬相（xiàng）結合的技術。模擬技術的可靠性要比數字（zì）技（jì）術低。而高頻機UPS技（jì）術是一種（zhǒng）全數（shù）字化技術，不言而喻，可靠性是很高的。

6、對電網的適應能力強

工頻機UPS對於適應輸入電壓±15%的變（biàn）化已很不易；而高頻機UPS甚至適應（yīng）輸入（rù）電壓±30%以（yǐ）上的變化，這又（yòu）大（dà）大延長了UPS的電池壽命。

7、能將並機（jī）環流衰減到幾乎為零

工（gōng）頻機UPS的並聯就是變壓器（qì）的直接並聯，而變壓器的直接並聯最容易產生環流，而且這個環流（liú）的路（lù）徑暢（chàng）通無阻，如圖2（a）所示；高頻機UPS由於沒有輸出（chū）變壓器，它們的並聯如圖2（b）所示，可以看出這裏的環（huán）流路徑上處處是障礙，小於2V的（de）電（diàn）壓（yā）差根本形不成環流，而工頻機UPS在此情況下就會形成很大的環（huán）流。

 

圖2  兩種（zhǒng）UPS並聯方框圖（tú）

總之，高頻機UPS在性能上不但能（néng）完全替代工頻機UPS，而且（qiě）還具有（yǒu）很多後者沒有（yǒu）的（de）特點。

工頻機UPS的生產廠商（shāng）和推銷者為了延長產品的銷售壽命，在其他性能指標上無法與（yǔ）高（gāo）頻機 UPS抗（kàng）敵，就把希望寄托在輸出變壓器（qì）上，因為高頻機（jī） UPS沒有這個變（biàn）壓器，再加之一些用戶缺乏技術概念，於是就賦予了變壓器很多具有神秘色彩的功能。比如這個變壓器可以抗幹擾、可以緩衝負（fù）載浪湧（yǒng）電流、可以隔直流、可以適應電網電（diàn）壓的衝擊和變化，等等。

在這裏，不（bú）要（yào）忽略電源的基本功能，UPS是電壓源，電壓源的基本功能是輸出電壓動態性能要好（hǎo），即無論負載在允許範（fàn）圍內如何（hé）變化，電壓總是穩定的。根本不允許變壓器對負載進行什麽（me）“抵抗”或“緩衝”。

有的人就表示，這個變壓器是為了在逆變器功率管損壞時隔斷直（zhí）流電流到負載的通路而加入的，對此說法不妨做一個探討，看一看變壓器（qì）是否有（yǒu）阻隔直流的功能。圖3示出了一般變壓器的工作情（qíng）況。首先承認這（zhè）種變壓器是變換交流電的，如圖（tú）中正弦波。假如不用來變（biàn）換交流電而是施加（jiā）直流，如圖2中將電（diàn）池組開關S閉合，由於變壓器繞組內（nèi）阻相當小（近似於短路）就會在電池組和變（biàn）壓器初級繞組之間形成相當大的電流，一（yī）直（zhí）到將電池組（zǔ）或導線或繞組燒斷為止。換言之，這種電（diàn）源變壓器不（bú）能加直流。

下麵就來（lái）討論逆變器功率管損壞情況。逆變器功率管的損壞有兩種情況（kuàng）：斷開或穿通（短（duǎn）路）。圖4示出（chū）了（le）UPS全橋逆變器一個功率管（比如（rú）VT2）開（kāi）路（斷（duàn）開（kāi））的情況。從圖中可以看出，在此情況下的電流路（lù）徑隻能是一個方向的，就是說隻能輸出一個（gè）極性的半波，如（rú）圖中所示。一個極性就意味著含（hán）直流成分，直流電流分量在變壓器初（chū）級繞組中的積累會使繞組達到飽和狀（zhuàng）態（tài），就類似於繞組短路，形成很大（dà）的電流，以致將變壓器和電池這（zhè）個回路燒斷時才結束。這個直流電流倒是沒（méi）有（yǒu）進到負載端，但UPS本身燒了。

 
再看逆（nì）變器一支（zhī）功率管（比如VT2）穿通（短路）的情況。隻要（yào）VT4一導通就形（xíng）成對前麵直流電壓的短路狀態，如圖5所示。強大的電流可將VT4瞬（shùn）間炸（zhà）毀，如果不是炸斷就更危（wēi）險，它可能會（huì）將電池組燒毀（huǐ）。某電子公司就因為這原因，一舉燒（shāo）毀了（le）72節100AH電（diàn）池。在這種情況下（xià）也（yě）是隔（gé）斷了直流，同樣是把自己給燒毀了。

以上兩種情況都是用燒毀UPS本身的代（dài）價而保護了IT設備，這對IT設備用戶是不是就算是（shì）一種福音呢？當然不是，因為不（bú）論是燒毀UPS還是IT設備都會使係統崩潰（kuì）而（ér）無法繼續工作。

如果UPS供（gòng）電設備在逆變器功率管（guǎn）損壞（huài）的情況下不但保護了IT設備，同時（shí）也保（bǎo）證了（le）本身的安然（rán）無恙，這樣的隔直流功能才有實際意義，這才是用戶真正需要的。

在（zài）大功率三相（xiàng）UPS中這個變壓器具（jù）有隔斷三次諧波的能力，但必須是D-Y連接，如（rú）圖6所示。可惜的是這種連接方法消除的是線電壓上的三次諧波，而相電壓上的諧波不能消除（chú），

 如圖6右圖所示。再說逆變器本身產生的三次諧（xié）波幾乎為零，根本不用到輸出端去消除。而負載大都用相電壓220V，並且還破壞相電（diàn）壓波（bō）形而產生三次（cì）諧波（bō）。因此在這裏談什麽消除三次諧波好像沒有實（shí）用（yòng）價值。

工頻機UPS輸出（chū）變壓器的基本功能就是變壓和產生隔離接地點（diǎn），其他功能隻是想像中的（de）一種美好願望。

三、高頻機UPS與工頻機UPS的現狀

因為高頻機UPS對技術與工藝以及生產手段的要求非常嚴格，一般也不容易防製，20kHz以上的高頻機UPS容量都（dōu）小（xiǎo）於100kVA，隻有少數製造（zào）廠的技（jì）術真正過（guò）關，並且已顯示出強大的生（shēng）命力。在大（dà）功率範圍雖然不能（néng）做到20kHz，但可以采用高頻機結構，比如用IGBT高頻整流（相對於50Hz而言），頻率一般在15kHz以下，多數廠家已可做到200kVA，但也有佼佼者，比如秀康10年前就可做到8kHz/480kVA，伊頓9395也可做到15kHz/1200kVA，並已成為美國的軍方指定產品。這（zhè）說明高頻機結（jié）構（gòu）UPS技術早（zǎo）已成熟。在我國（guó）軍方和金融等重要部門也紛紛（fēn）采用，並收到了良好的效果。

當然工頻機結構UPS在這種情況下的日子會越來越艱難，好在是還（hái）有那麽一（yī）批廠（chǎng）家的高頻機結（jié）構UPS沒有過關，還得主推（tuī）工頻機UPS，作為市場手段多（duō）說一些當前用工頻機UPS更合適（shì）之（zhī）類的語言，多說一（yī）些工頻機的（de）好處和多找一些高頻機的缺點均（jun1）屬正常現象，這可以理解（jiě），也可能是認識問題。但不要認為工（gōng）頻機UPS技術永遠不（bú）落後。從科學發展觀來（lái）說，以後（hòu）一段時間內無疑是高頻機UPS的市場。不可否認，高頻機UPS同樣也有退出曆史舞台的一天，當然（rán）那是後話。

四、所謂兩個發展方向

現在有一種說法：高頻機UPS和工頻機UPS是兩個發展方向。這就使人糊塗了：
難道效率低的產品也是發（fā）展方向？難道（dào）部考慮節能減排了嗎？
難（nán）道（dào）耗費資源（yuán）和笨重的產品也是發（fā）展方（fāng）向？

總之，這種觀（guān）點不（bú）外（wài）乎說：高頻機UPS與工頻機UPS並存；節能減排與浪費能量和資（zī）源並存；先進與（yǔ）落後並存…所謂技術上的並存（cún）應該是不可替代的，比（bǐ）如自行車雖然比汽車跑得慢，但它們（men）在一定程度上是互相不可替代的；而這裏的（de）UPS技術卻是可以完全（quán）替代的。這就像汽車2型可以（yǐ）替代1型，3型可以替代2型（xíng）一樣的道理。