谈高频机UPS和工频机UPS的“耐冲击能力”

一、问题的提出

当代技术的发展已经到了高频机UPS代替工频机UPS的时代。不可否认数年来工频机UPS对IT的发展作出了卓越的贡献。但随着历史的发展和技术的提高电子产品也在不断更新，世上没有一成不变的东西，而且这种变化总是朝着节能的方向，这就是历史。比如早期的“大哥大”手机，既笨重又费电，但当时有多少人以拥有大哥大而自豪！

但这种令人羡慕的的东西只能打电话，连短信也发不了，腰里还必须挂一个BB机。再看今天的手表移动电话，缩小了多少倍！功能还比大哥大多，这都是高频的功劳。

早期的UPS又何尝不是如此，上世纪60年代的UPS也是庞大无比，一台20kVA的电动发电机带着一个5t重的大飞轮，后备时间也只有5s。现代工频机UPS 300kVA，是前者容量的15倍，才2.2t，就算上5s的电池也只有前者的一半，这是多大的进步啊！现代高频机UPS 300kVA，其体积和重量几乎是工频机UPS的三分之一，这是不是又进了一步！

图1 发展中的几种UPS比较

高频机UPS取代工频机UPS是必然的。但由于从工频机UPS到高频机UPS是一个技术上的飞跃，没有一定的技术实力很难登上这个台阶，这就需要有一个过度时期。在这期间一些工频机UPS制造者把匆忙仿造的不成熟的产品推向市场，破坏了高频机 UPS的声誉，误导了一些用户。看来这些厂还得靠工频机 UPS维持市场，再加之一些用户对工频机UPS的感情和对高频机 UPS的不明真相，工频机产品市场还可以延续一段时间。在此期间工频机UPS制造者一定要加紧步伐推出高频机产品。不要被一些误导言论所左右，那样会吃亏的。

比如在前两年有的撰稿说高频机UPS有几大致命弱点，所谓致命就是不可克服的，并声言“时至今日UPS业界还没制造出200kVA以上的可靠的高频机UPS”。事实上，此前在南京汤山温泉宾馆一次电信方面的会议上，一个公司就提供了一份近三年在国内销售了250?500kVA高频机 UPS“零”故障的报告。并且该公司也早已推出成熟的1100kVA容量的单机产品。同时在国内市场上也已有几家公司成功推出了500kVA高频机 UPS，可见上述文章需要商榷。但由于高频机 UPS销量的直线上升，如图2所示，高频机UPS不可靠的宣传就自动偃旗息鼓了。

图2 近7年国内UPS销量情况

现在又有了新的宣传：有的地方用高频机UPS，有的地方还得用工频机UPS，原因是“高频机UPS不如工频机UPS耐冲击”。此种说法一出，又使一些用户陷入五里雾中。到底这种说法有无根据呢？

二、冲击的来源和耐冲击的机理1、冲击的来源

冲击来自两个方向，一个是输入端，一个是负载端，空间干扰可以忽略，因为机器都是金属外壳，又加之都是室内，而且上述的宣传也是指的输入和输出。

首先看输入冲击，输入一般情况下是电网的波动，这是一种慢变化，不能称其为是冲击。再就是附近有什么大的设备在启动和停止时对电网形成一定的冲击，但一般幅度不大，强度也不大，最严重的是雷电感应浪涌电压的冲击。这种雷电电压的前沿可小到1?s以下，可导致可控硅整流器导通。

UPS对这种浪涌电压的冲击耐力如何呢？这可从它们的电路结构来分析。图3示出了两种三相（单相也一样）电路的主电路原理图。从图中可以看到，两种电路的输入整流器前面都有一个前置滤波器，其功能就是抑制输入干扰的。从图3（b）可以看出，高频机UPS的输入电路除了有一个前置滤波器外，由于高频整流器的需要，在整流器前面有多了一个串联电感。这个电感除了是高频整流器的的构成部分外，对抗冲击干扰也会起到积极作用，因为电感的作用就是反抗电流的突然变化，就是抗冲击。因此在耐输入冲击上比工频机UPS有多了一级保险，显然就不能说在这个方向上的耐冲击能力比高频机UPS强，而是比它弱。

（b）一般高频机UPS的主电路结构原理图

图3 两种UPS的主电路结构原理图

再看来自负载端的冲击，这种冲击不外乎这三种形：

正常的脉冲工作方式、负载电流的突然变化和负载端突然短路。

A. 正常的脉冲工作方式可有UPS输出电压的峰值系数解决，一般这个值为3?1就可以满 足负载的要求了，而这个值是一般UPS都可以达到的。

B. 负载电流的突然变化

也就是说单机房中大部分或全部用电机器突然同时满载工作向电源索要电流，这就出现一个超过额定值的电流冲击，如果这个电流脉冲持续时间长，根据UPS的过载能力，一般是过载到125% 10min，150% 30s，就将负载切换到旁路。如果这个脉冲持续时间很短，就有逆变器直接提供。那么这两种UPS谁能耐这种冲击呢？那就看一下电源的原理结构。

电源分为电压源（也称稳压源）和电流源（也称稳流源）如图4所示，就是电压源的电原理图。图中E是电