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内容描述：	在电的领域内命名的有线电和无线电，高压电器和低压电器，电压源和电流源，交流电和直流电，硬件和软件，等等的命名都有其唯一性。工频机UPS和高频机UPS的区分也一样，顾名思义，那就是以频率不同为根据的。就应该从频率的角度去看，而不是另辟途径
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* 所属类别： (不超过20项)	电源产品分类： UPS电源稳压电源 EPS电源变频电源净化电源特种电源发电机组开关电源(AC/DC) 逆变电源(DC/AC) 模块电源(DC/DC) 电源应用分类：通信电源电力电源车载电源军工电源航空航天电源工控电源 PC电源 LED电源电镀电源焊接电源加热电源医疗电源家电电源便携式电源充电机(器) 励磁电源电源配套分类：功率器件防雷浪涌测试仪器电磁兼容电源IC 电池/蓄电池电池检测变压器传感器轴流风机电子元件连接器及端子散热器电解电容 PCB/辅助材料新能源分类：太阳能(光伏发电) 风能发电潮汐发电水利发电燃料电池其他类：其他
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* 内容：	<P align=right>王其英 </P> <P>    在电的领域内命名的有线电和无线电，高压电器和低压电器，电压源和电流源，交流电和直流电，硬件和软件，等等的命名都有其唯一性。工频机UPS和高频机UPS的区分也一样，顾名思义，那就是以频率不同为根据的。就应该从频率的角度去看，而不是另辟途径。 </P> <P>    因为UPS的输入和输出都是50Hz的正弦波标准电压，众所周知这没有什么好讨论的，所以这里所讨论的都是UPS内部的工作情况。在当代工频机UPS中，输出变压器并不是该机所必需的配套装置。在2008年上海国际电源论坛会议上，与会专家们也一致认为“变压器今后并不是电子设备的必然配套装置”，电子变压器会将其替代。但在上个世纪70至80年代，由于技术和元器件的水平还没达到一定程度，UPS的主要器件是还靠可控硅，这是一种半控器件，即开通是可控的，而关断是不可控的，只有等到电压过零点才可关断。因此其工作频率受市电频率约束，只能与市电频率同步工作。而且当时的逆变器输出也只能是单方波。可惜的是当时负载设备<A href="http://www.cps800.com"><STRONG>电源</STRONG></A>的输入几乎都有变压器，而UPS输出的方波电压平顶部分会导致变压器铁心饱和，从而造成故障。所以负载对UPS的输出要求必须是正弦波。这样一来，从方波中滤出正弦波就需要庞大的LC滤波器，不但耗材惊人，噪声烦人，而且效率也大幅度降低，尤其是中大功率更是如此。 </P> <P align=center><IMG alt=四阶梯波输出的UPS电路原理方框图 src="/uploadfile/newspic/20120905091529186.jpg" border=0></P> <P align=center>图1 四阶梯波输出的UPS电路原理方框图 </P> <P>    为此人们又为大功率设计出一种接近於正弦波的阶梯波，以减小LC滤波器的尺寸。但又出现了新的问题：一个阶梯就是一套逆变器，比如1972年美国总统尼克松访华时带来的UPS就是四套逆变器叠加而成的四阶梯波结构，然后再由滤波器滤出正弦波电压，如图1所示。从图中可以看出，四阶梯波的构成就需要变压器将其串联起来。这里的变压器一般是不可少的。小功率由于造价太高，一般还是由方波滤波后输出。 </P> <P>    上世纪70年代美国库伯博士实验成功了一种高频脉宽调制（PWM）电路，使原来庞大的线性电源起了革命性的变化。可惜当时晶体三极管只是低压小功率水平，无法被UPS采用。一直到1980年前后高频技术才被陆续应用到<A href="http://www.cps800.com/news/2010-12/201012392743.html"><STRONG>UPS逆变器</STRONG></A>上，这时使用大功率高压晶体管和场效应管的逆变器调制频率可以做到50Hz工业频率的数百倍，因此LC滤波器的体积也有了本质的变化，可以做的非常小。图2示出了脉宽调制输出被检波出正弦波的情况。 </P> <P align=center><IMG alt=当代一般UPS的PWM输出过程 src="/uploadfile/newspic/20120905091540131.jpg" border=0></P> <P align=center>图2 当代一般UPS的PWM输出过程 </P> <P>    从该图中可以看出，其输出波形已被滤波器滤出正弦波电压，如果电压值合适的话就可以直接给负载使用。1998年至2001年期间，我国进口了一批荷兰Victron品牌的UPS，就是图2的结构，没有输出变压器。虽然由于采用了传统的全桥结构逆变器，使得两条输出线都是火线，但并不妨碍负载的正常使用，在很多用户机器上的实际运行中证明了这一点。遗憾的是：当时有的计算机厂家不知出于什么目的，竟提出了UPS输出端接地的要求，否则就不给负载计算机开机！暂不谈这种要求是否值得商榷，但为了能给用户开机，也只好将UPS输出的一端接地。但这样一来，接地以后的UPS一启动，逆变器就炸机。无奈只好在UPS输出端加了一个隔离变压器才算稳住了局面。换言之，如果UPS输出一端不接地，不用变压器也可为计算机正常供电，这是其一。其二，因为当时计算机毕竟使用的都是220V，一根火线和一根零线就足够了，和地线并没有什么关系… </P> <P>    80年代前后由于绝缘栅晶体管（IGBT）的出现，又为UPS技术的发展提供了有利条件，在脉宽调制波形和频率基本不做改变的情况下，IGBT就可以顺利地取代晶体管和场效应管。但鉴于以前的接地要求，这个变压器就这样很自然地沿用下来了，当然这也和电池电压不符合交流电输出值的要求，需要变压也有关系。</P> <P align=center><IMG alt=两种UPS输出正弦波时的电路结构 src="/uploadfile/newspic/20120905091553218.jpg" border=0></P> <P align=center>（a）工频机UPS输出正弦波的原理电路（b）高频机UPS输出正弦波的原理电路 </P> <P align=center>图3 两种UPS输出正弦波时的电路结构 </P> <P>    1980年中后期，UPS的逆变器推出了半桥结构电路，和多数工频机UPS采用的全桥逆变器相比，它的两条输出线就是一条火线和一条零线。这样一来，在满足负载输入接地的条件下就可以不用变压器隔离了，如图3的（a）和（b）所示。如果工频机UPS的逆变器也采用半桥结构，也可省去了这个输出变压器。目前已有几个品牌的工频机UPS采用了半桥逆变器结构电路而取消了输出隔离变压器。 </P> <P>    从上面的讨论可以看出，所谓输出隔离变压器并不是当代工频机UPS必然配套的装置，更不是工频机UPS的什么“法宝”，而是可有可无：用半桥逆变器就可以不要输出变压器，用全桥逆变器，如果输出值合适且不要求接地时也可不要输出变压器。目前已有的工频机型UPS就取消了输出变压器。至于还有的工频机UPS生产厂家继续仍保留此装置，那是制造厂家的考虑。并不表示输出变压器就是UPS的必配装置。比如也有的高频机型UPS的逆变器仍采用全桥电路结构，后面也加了输出变压器，更有的在半桥逆变器后面又加了输出变压器的情况，但整流器和逆变器仍然采用了IGBT，其数千赫兹的工作频率也没变，所以仍然属于高频机范畴。既然输出变压器是当代工频机UPS的身外之物，再用它作为区分两种类型UPS的标志就不是充分的理由了。就像用是否穿高跟鞋作为区分男性和女性的的条件一样缺乏唯一性。<SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>