高频机型UPS的几个“致命弱点”论值得商榷

N---变压器绕组匝数

U---加到绕组上的电压

f--- 电压的频率

B---磁感应强度（对应磁通量）

SC---变压器铁心截面积

目前大磁通量的材料很多，比如早就为人们应用的铁钴钒铁心，其磁通量就很大。目前的冷轧钢带和软磁材料都有着很高的磁通量。从式（1）中可以看出，磁通量越大，需要的绕组匝数就越少，就越省铜。但高频机结构UPS没有功率变压器，那么要求大磁通量的材料就是无的放矢了。看来此处确实指的是电感L1、L2和L3，如图2所示。但电感的计算公式和变压器就不一样了，如式（2）所示

图2 全IGBT结构UPS的一种电原理图

L---电感量

SC---电感铁心截面积

N---电感绕组匝数

lC---铁心磁路长度

r---铁心材料的相对导磁率

从该式可以看出，这里就没有磁通量B这个参数，和电感铁心有关的是相对导磁率m。相对导磁率越大，电感量就越大。目前大相对导磁率的材料很多，不过用得最多的还是铁氧体，俗称铁餮酢

另一个基本概念就是电感温度高的问题，做过电路设计的人都知道，电感的温度高低在设计和试验中是可以控制的，而且解决这个问题也轻而易举，一般说只要将绕组的线径取大一些，铁心取大一些就可以了，对经常搞电路的人是一个基本常识，是不言而喻的。它怎么能影响作出大功率的UPS整机呢。再说，目前已有好多厂家做出了500kVA的高频机型UPS，甚至还有的厂家做出了1200kVA的高频机UPS，难道还不算大功率！有些制造商一时还做不出可靠性足够高的大功率高频机UPS绝不是因为“至今还没找到大磁通量的材料”缘故，这里有好多个技术问题。而且不能说一两个厂家暂且还做不到这一点就说是整个“UPS产业”，这样说就太武断了。自己做不出来，要努力，或收购具有这种能了的公司，后来者居上嘛，站在那里抱怨和无中生有的指责又有何用。

如果将以上这些似是而非且由于自身概念不清的问题也说成是“致命弱点”并硬扣在高频机型UPS头上，好像不太合适。主要是由于认识上的误区，使以上这两个“论点”都没选合适。

（二）有的认为：高频机结构UPS存在“零偏故障隐患”

这个问题就是所谓的另一个“致命弱点”。意思是说高频机型的UPS会产生一种“在其它UPS机型上不会出现”的这种现象。这个观点是说：在上游交流电源（比如“输入1”到后备发电机“输入2”）经ATS切换时，UPS输出就会形成8ms以上的输出电压闪断，如图3（b）所示。据说这可导致数据中心机房长达几十分钟到几小时的瘫痪事故。原因是双电

（a） ATS开关与UPS的相对位置原理示意图

（b） 输入电源经ATS切换时的一种输出电压下跌缺口示意图

（c）半桥逆变器及直流电源主电路原理图

图3 高频机结构UPS逆变器原理电路图（一）

源±400V的中点电位在“UPS运行中一旦遇到输入电源N线上出现瞬态的、单极性的直流偏置电压时，就会导致输入到逆变器输入端上”，就会导致逆变器“瞬间DC过压”和“瞬间DC欠压”，就会产生这种“瞬态直流偏置”故障。在交流电路中会出现“单极性的直流偏置电压”，所谓单极性，顾名思义，不是正极性就是负极性。这个直流偏置电压是什么？是如何形成的？问题提出者没有说清楚。这里的意思就是说：在上游ATS切换时，由于输入整流升压环节瞬间断电，则这段零线N上的电流也中断，如图3（a）所示，从互投柜到UPS之间的零线（虚线N）线段，就会在这段线中激起反电势e,

即：

式中 ——零线的自身电感量，亨利（H）

——断电时的电流变化量，安培（A）

——断电时的时间变化量，秒（s）

这个反电势到底能不能构成威胁甚至“致命”，只靠定性地这么一说是没用的，也容易将读者引入歧途。必须要知道反电势的大小才有说服力。为了有一个量的概念，假设UPS到互投柜的零线长度为l=30m=3000cm，直径d=0.6cm，那么这段零线上的分布电感量Lo就是：

直径d=06cm=6mm的电缆截面积S=pr2=28（mm）2。按10A/（mm）2，那么在这里就取300A，设ATS最快的动作时间为0.1s=100ms，于是式（3）就可计算出反电势e值：

即在ATS切换时零线上被激起的反电势为0.15V。当然这个计算不一定很准确，但从数量级上看不会差多少，就是大上10倍也才1.5V，因此在这里可看出一些端倪。某处的这种分析悬乎其悬，用想象的“隐患”来吓唬人。换言之，上游ATS切换时在零线上激起的单极性电压微乎其微，既不能造成输出闪断，也不会导致逆变器过压或欠压，更不能造成数据中心机房停电数小时