目前UPS的發展方向是高頻機型UPS替代工頻機型UPS，因（yīn）為首先高頻機型UPS相比（bǐ）工頻機型（xíng）UPS來講，不僅取消了（le）笨重的變壓器，在效率方麵也是提高了近5%。可是國內的現狀就是還有些戶對高頻機不太信任（rèn），這一方麵也是因為宣傳的緣（yuán）故。造成了普遍用戶對高頻機的不信任。雖然工頻機型UPS使用的曆史比較長，但由於它固（gù）有的缺點想真正提高機房（fáng）節能是不太可能實現的，如圖1所示。

技術（shù）總是在（zài）發展的，新技術代替舊技術是曆史的發展規律。然而（ér），新舊之間的替（tì）代與（yǔ）轉換一般並不是那麽順利，人類社會是這（zhè）樣（yàng），自然、科技領域也是如此。現（xiàn）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（gè）行（háng）各（gè）業遲早（zǎo）都要集中（zhōng）到這一條路上來，但就某一個時期（qī）來說發展是不平衡的，這中間有很多因素的影響，比如各自的技術發展水平不同（tóng），人員對新技術的認識和（hé）接受能力不同等等。具（jù）體到UPS領域又何（hé）嚐不是（shì）如此。

一（yī）、工頻機UPS和（hé）高（gāo）頻UPS的一般概念

靜止變換式工頻（pín）機結構（gòu）UPS技術出（chū）現在上個世紀70年代，毫無疑問在當時屬尖端技術，幾（jǐ）十年間也為電子電器技術（shù）領域作出了不朽的貢獻，有口皆碑。一般（bān）說任何技術的先進性是相對而言，任何先進的產品也有其一定的適用（yòng）期。隨（suí）著IT技術的出現與發展，工頻機UPS組件暴露出它的缺點，比如體積大、重量大、功耗大和輸入功率因數低（dī）等不利（lì）因素大大影（yǐng）響了數據中心的可靠性。

在曆史發展中（zhōng）總是遵循這樣一個規律：每當一種技術阻礙生產力發展時，就會（huì）有一種新的技術產生出來代替。毫（háo）不例外，高頻機UPS技術問世（shì）了。為了區別（bié）以（yǐ）前的UPS，就起了一（yī）個（gè）高頻機UPS的名字（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機UPS；而（ér）這種輸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、  輸入功率因數高

工頻機UPS一般在200kVA以下的輸入電（diàn）路都采用了可控矽6脈（mò）衝整流，輸入功率因數不超過0.8，諧波電（diàn）流有30%之大。如果前麵接發電機，發電機的容量至少要3倍於UPS功率；如果是單相小功率UPS，發電機的容量至少要5倍於UPS功率。

但是，任何容量的高（gāo）頻機UPS的輸入功率因數都可做到0.99或甚至以上，諧波電流小於5%，前置發電機的容量理論上和UPS功（gōng）率相（xiàng）同，大大縮減了投（tóu）資和占地麵積等。尤（yóu）其是對市電的充分利用具有良好（hǎo）的經濟意義和社會意義。

2、  本身功耗（hào）小

在同（tóng）樣指標下，比如要求輸入功率因數為0.95以上時，工頻機UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈（mò）衝整（zhěng）流，就是說前麵要增加一個（gè）設備，再加上輸出變壓器，就比高頻機UPS多（duō）了（le）兩個（gè）環節，如圖1所示（shì）。由於此二者的影響，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（měi）年要比高頻機UPS多消耗5萬度電！這（zhè）在（zài）中（zhōng）央號召節（jiē）能減排的今天，能源的節約具有深遠意義。
 

圖1  高輸入功率因數下（xià）的工頻機UPS和高頻機UPS結構方框

3、  對外幹（gàn）擾小

UPS的幹（gàn）擾一般有兩種，一種是（shì）聽得（dé）到的機械噪聲，一種是聽不到的電噪聲，這兩種噪聲工（gōng）頻機UPS都有，形成了（le）對（duì）設備和對人的傷害。電噪聲影響（xiǎng）機器的穩定度，機械噪聲影響人的身心健康，降低（dī）工作效率。

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，使工作環境安靜下來。又由於一般的高頻機UPS的輸入功率因數高達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（jī）UPS由於有了輸出（chū）變壓器和適應50Hz的（de）電感電容等低頻器件使得體積重（chóng）量都很大。比如某品牌200kVA工頻機UPS重1380kg，而同是這一廠家的250kVA高頻機 UPS 重量隻有830kg。

5、全數字技術

工頻機UPS開始是模擬技術，現在一般發展為數字與模擬相結（jié）合（hé）的技術。模擬（nǐ）技（jì）術的可靠性要比數字技術（shù）低（dī）。而高頻機UPS技術（shù）是一（yī）種全（quán）數字化技術，不言而喻，可靠性（xìng）是（shì）很高的。

6、對電網（wǎng）的適應能力強

工頻機UPS對於（yú）適應輸入電壓（yā）±15%的變化已很不易；而高頻機UPS甚至適（shì）應輸入電壓±30%以上的變化，這又大大延長了UPS的電池壽（shòu）命。

7、能將並機（jī）環流衰減到（dào）幾乎為零

工頻機UPS的並聯就是（shì）變壓器的（de）直（zhí）接並聯，而變壓器的直（zhí）接（jiē）並聯最容易產生環流，而且這個環流的路徑暢通無阻，如圖2（a）所示；高頻機UPS由於（yú）沒有（yǒu）輸出變壓器（qì），它（tā）們的（de）並聯如（rú）圖2（b）所示，可以（yǐ）看出這裏的環流（liú）路徑上處處是（shì）障礙，小（xiǎo）於2V的電壓差根本形不成環流，而工頻機UPS在此情況下就會形（xíng）成很大的環流。

 

圖2  兩種UPS並聯方框圖

總之，高頻機UPS在性能上不但能完全替代工頻機UPS，而且（qiě）還具有很多後者沒有的特點。

工頻機UPS的生產廠（chǎng）商和推銷者為了延長產品的銷售壽命，在其他（tā）性能指標上無法與高頻機（jī） UPS抗敵，就（jiù）把希望寄托在輸出變壓器上，因為高頻機 UPS沒有（yǒu）這個變壓器，再加之一些（xiē）用戶缺（quē）乏技術概念（niàn），於是（shì）就賦予了變壓器很多具有神秘色彩的功能。比如這個變壓（yā）器（qì）可以抗幹擾、可以（yǐ）緩衝負載浪湧（yǒng）電流、可以隔直流、可以（yǐ）適（shì）應電網電壓的衝擊和變化，等等。

在這裏，不要忽略電源的基本功能（néng），UPS是電壓源，電壓源的基本功能是輸出電壓動態性（xìng）能（néng）要（yào）好，即無論負載在允許範圍內如何變化，電壓總是穩定的。根本不（bú）允許變壓器對負載進行（háng）什麽“抵抗”或“緩衝”。

有（yǒu）的人（rén）就表（biǎo）示，這個變壓器是為（wéi）了在逆變器功率管損壞時隔斷直流（liú）電流到負載的通（tōng）路而加入的，對此說法不妨做一個探討，看一看變壓器是（shì）否有阻隔直流的功能。圖3示出了一般變壓器的工（gōng）作情況。首先承認這種變壓器（qì）是變換交（jiāo）流電的，如圖中正弦波（bō）。假如不用來變換交（jiāo）流電而是施（shī）加直流，如圖2中將電池組開關S閉合，由於變壓器繞組內阻相當小（近似於短路（lù））就會在電池組和變壓器初級繞組之間形成相（xiàng）當（dāng）大的電流，一直到將（jiāng）電池組或導線或（huò）繞組燒斷為止（zhǐ）。換言之，這種電源變壓器不能加直流。

下麵就來討論逆變器功率管損壞情況。逆（nì）變器（qì）功率管的損壞有兩種情（qíng）況：斷開或（huò）穿通（短路）。圖4示出了UPS全橋逆變器一個功率管（guǎn）（比如VT2）開路（lù）（斷（duàn）開）的情況。從圖中可以看出，在此情況下的電流路徑隻能是一個方（fāng）向的，就是說隻能輸出一個極性（xìng）的半波，如圖中所示。一個極性就意味著（zhe）含直流成分，直流電流分量在變壓器初級繞組中的積累會使繞組達到飽和狀態，就（jiù）類似於繞組短路，形成很大的電流，以致將（jiāng）變壓器和電池這（zhè）個（gè）回路（lù）燒斷時才結束。這個直流電流倒是沒（méi）有進到負載端，但UPS本身（shēn）燒了。

 
再看逆變器一支功率管（比如VT2）穿（chuān）通（短路）的情況。隻要VT4一導通就（jiù）形成對前麵（miàn）直流電壓的短路狀態，如圖5所示。強大的電流可將VT4瞬間炸毀，如果（guǒ）不是炸（zhà）斷（duàn）就更危險，它可能會將電池組燒毀。某電子公司就因為這原因，一舉燒毀了72節（jiē）100AH電池。在這種情況下（xià）也是隔斷了（le）直（zhí）流，同樣是把自己給燒毀了。

以上兩種情況都是用燒毀UPS本身的代價而保護（hù）了IT設備，這對IT設備用戶是不是就算是一種福音呢？當然不是，因為不論是燒毀（huǐ）UPS還是IT設備都會使係統崩潰而無（wú）法繼（jì）續工作。

如果UPS供電設備在逆變（biàn）器功率管損（sǔn）壞的情況下不（bú）但保（bǎo）護了IT設備，同時也保證了（le）本（běn）身的安然無恙，這樣的隔直流功能才有實際意義，這才是用戶真正需要的。

在大功率（lǜ）三相UPS中這個變壓器具有（yǒu）隔斷三（sān）次諧波（bō）的能力，但必須是D-Y連接，如圖6所示。可惜的是這（zhè）種連接方（fāng）法消除的是線電壓上的三次諧波，而（ér）相電壓上的諧波（bō）不（bú）能消除，

 如圖6右圖所（suǒ）示。再說逆變器本身產生的三次諧波幾乎為零，根本（běn）不用到輸出端去消除。而負載大都用（yòng）相電壓220V，並且（qiě）還破（pò）壞相電壓波形而產生三次諧波。因此在這裏談什麽消除三次諧波好像沒（méi）有實用價值。

工頻機UPS輸出變壓（yā）器的基本功能就是變壓和產生隔離接（jiē）地點，其他功能隻是想像中的一種美好願望。

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（yě）不容易防製，20kHz以（yǐ）上的高頻機UPS容量都小於（yú）100kVA，隻（zhī）有（yǒu）少數製造廠的技術真正過關，並且已顯示出強大的生命力。在大功率範圍雖然（rán）不（bú）能做到20kHz，但可以采（cǎi）用高頻機結構，比如（rú）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（dào）8kHz/480kVA，伊（yī）頓9395也可做（zuò）到15kHz/1200kVA，並已成為美國的軍方指定產品。這說明高頻機結構UPS技術早已成熟。在（zài）我國軍方和金融等重要部門（mén）也紛紛采用（yòng），並收到了良好的效果（guǒ）。

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（zài）是（shì）還有那麽一批廠家的（de）高頻機結構UPS沒有過關，還（hái）得主（zhǔ）推（tuī）工頻機UPS，作為（wéi）市場（chǎng）手段多說一些當前用工頻機UPS更合適之類的語言，多（duō）說一些工頻機的好處和多找一些高頻機的缺點均屬正常現象，這可（kě）以理解，也可能是認識問題。但不要認為工頻機UPS技術永遠不落後。從科學發（fā）展觀來說，以後一段時間內無疑（yí）是高頻機UPS的市場（chǎng）。不（bú）可否認，高頻機UPS同樣也有退出曆史舞台的一天（tiān），當（dāng）然那是後話。

四、所謂兩個發展方向

現（xiàn）在有一種說法：高頻機UPS和工頻（pín）機UPS是兩個（gè）發展方向。這就使人糊塗了：
難道效率低的產（chǎn）品也是發展（zhǎn）方向？難道部考慮節能減（jiǎn）排了嗎？
難（nán）道耗費資源和笨重的（de）產品也是發展方向？

總之，這種觀點不外（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；先進與落後並存（cún）…所謂技術上的並存應該是（shì）不可替（tì）代（dài）的，比如（rú）自行車雖然比（bǐ）汽（qì）車跑得慢，但它們在一定程度上是互相不可替代的；而這裏（lǐ）的UPS技術卻是可以完全（quán）替代的。這就像汽車2型可以替代（dài）1型，3型可以替代2型一樣的道理。