工频机UPS输出变压器在电路中是在抗干扰吗？

一、前言

根据历史的发展规律，当前正值高频机型UPS替代工频机型UPS的过渡时期，在这个时期，以前一直不被人们注意的输出变压器现在竟成了“抢手货”。主要原因是：据说这个变压器可以抗*。所以不但工频机型UPS的这个变压器稳固了抗*功能，就是已经取消了这个变压器的高频机型UPS也必须在输出端再给加上去。这样一来，在人们的印象中就好像高频机型UPS取消变压器的做法是瞎耽误工夫，反而成了技术落后的产品。可见宣传的“魅力”有多大！难怪一些用户对没有输出变压器的高频机型UPS抱有怀疑态度：变压器没了就不抗*了！

如果上述的宣传是真理，那么高频机型UPS就真地没有立锥之地了。可惜的是UPS输出变压器可以抗”说法是“无的放矢”！为了说明这个问题，先解决以下几个问题：

输出变压器抗*的目的是什么？UPS输出变压器抗的是什么*？UPS输出变压器在电路中是否有*可抗？这几个问题搞清楚了，结论也就出来了。

二、UPS输出变压器抗*的目的是什么？

这个问题很好回答，抗*的目的就是为了保护设备和电路不受损害。图1示出了两种UPS供电系统原理方框图。因为这里谈的是输出变压器，所以不涉及整流器。从图1（a）中可以看出，变压器抗*的目的就是为了保护前面的逆变器和后面的负载电路。就是说这个变压器可以防止逆变器出来的*去损害负载电路，或者是负载出来的*去损害逆变器。除此二者外没有第三。

（a）工频机型UPS供电原理图

（b）高频机型UPS供电原理图

图1 UPS供电原理方框图

首先说明，不论是高频机型UPS，还是工频机型UPS，在相同规格的情况下，此二者的逆变器是一样的，负载也是一样的。既然工频机型UPS的逆变器需要保护，那么按照变压器宣传者的理论，高频机型UPS的逆变器因没有变压器隔离，就不受保护，就应该受到负载*的损害，即应该频繁地损坏。而实践证明逆变器并未损坏，而且还一直工作很好。比如某品牌高频机型UPS在近三年间装机从250kVA到600kVA近300台无一逆变器损坏的例子，这在工频机型UPS中也是罕见的。至于负载，只是用电单元，不向逆变器输送*，而且也送不过去。况且逆变器也不是*源。关于这一点，不妨用示波器测一下就可看得清楚。所以工频机型UPS的输出变压器在这里并不是起保护作用的环节。

三、工频机型UPS输出变压器抗的是什么？

前面已经讨论了工频机型UPS的输出变压器在这里既然不是起保护作用的环节，那么它抗*的目的是什么呢？真正的问题是：变压器在这里是不是真地在抗*。图5示出了工频机型UPS的供电线路电原理图。图中的AB两点表示UPS的输出端，就在AB这两点，UPS输出电压UUPS的波形失真一般应小于5%（这是指标的要求），是一个很好的正弦波，如图中所示。但到了负载端，电压UL的波形就出现了失真，这个失真是如何形成的呢？众所周知，负载端的工作电流IL是对应正弦波电压峰值处的脉冲电流，尽管UPS输出端AB处是很好的正弦波，但电源到负载端有一定距离，而电缆是有阻抗的，所以电缆的长短就决定了阻抗RW的大小：

（1）

图2 UPS供电线路电原理图

式中RW—电缆在某长度l下的阻抗
r—电缆材料的电阻率
l—电缆长度
S—电缆截面积
XL—电缆在长度l下的电抗
负载电流在电缆上形成的脉冲电压降：
URw=ILRW（2）

所以 负载端的电压就是：
UL=UUPS-ILR （3）

从式（1）可以看出，在负载端由于RW很大，脉冲压降也很大，UPS输出正弦波减去这个线路上的脉冲压降后，就形成了失真波形。而在AB两端由于l=0，所以RW=0，此处的电压波形仍然是很好的正弦波。

就是说，在变压器的输入端，逆变器送来的是很规则的PWM波形而不是*，用不着变压器来抗，负载端的失真波形是负载正常工作后留下的影子，也不是*，更不能传到变压器的输出端，所以变压器在这里没有*可抗。换言之，这个变压器的输入和输出两端根本就没有*，这就是UPS输出电压本来的面貌，并不是变压器的什么功劳，非要说它在这里抗*，这不就是无的放矢么！进一步说，UPS的输出变压器是一个一直处在没有*环境中的环节，怎么就断定它具有抗*的能力呢！没有输出变压器的高频机型UPS在这里也同样是一个一直处在没有*环境中的环节，怎么就没有抗*的能力呢！就好像两个一直生活在高山上的两兄弟，除了山上的小溪就从来就没有见过江河湖海，“智者”根据什么可以断定其中一个具有游泳的能力，而另一个就没有这种能力呢？

所以说，UPS的输出变压器在它的位置上除了变压和产生零点外，没做第三件事。

四、高频机型UPS加输出隔离变压器是“画蛇添足”