分析干式變壓器在工頻機不間斷電源輸出電路中

1.前言根據歷史發展規律，目前正處于高頻不間斷電源取代工頻不間斷電源的過渡時期。在此期間，以前沒有被人們注意到的輸出干式變壓器成為“熱門商品”。主要是據說這種干式變壓器能抗干擾。因此，不僅工頻不間斷電源的干式變壓器穩定了抗干擾功能，而且在輸出端還必須增加取消了干式變壓器的高頻不間斷電源。這樣一來，在人們的印象中，好像高頻UPS取消干式變壓器是一種盲目的浪費時間，卻成了技術上的落后產品。可見宣傳多么吸引人！難怪有些用戶對沒有輸出干式變壓器的高頻UPS持懷疑態度：沒有干式變壓器就沒有抗干擾！

如果以上宣傳屬實，高頻UPS真的沒有立足之地。可惜UPS輸出干式變壓器能抗干擾，意思就是“不瞄準”！為了說明這個問題，先先解決以下問題：

輸出干式變壓器抗干擾的目的是什么？

UPS輸出干式變壓器抗什么干擾？

不間斷電源輸出干式變壓器電路有干擾嗎？

這些問題搞清楚了，結論就出來了。

二、UPS輸出干式變壓器抗干擾的目的是什么？

這個問題很好回答。抗干擾的目的是保護設備和電路不受損壞。圖1顯示了兩種

(一)工頻不間斷電源供電原理圖

(二)高頻不間斷電源原理圖

圖1不間斷電源供電原理框圖

不間斷電源供電系統原理框圖。因為我們說的是輸出干式變壓器，不涉及整流器。從圖1(a)可以看出，干式變壓器的抗干擾目的是保護前逆變器和后負載電路。也就是說，這種干式變壓器可以防止來自逆變器的干擾損壞負載電路或者來自負載的干擾損壞逆變器。除了兩個沒有第三個。

先先，無論是高頻UPS還是工頻UPS，在規格相同的情況下，兩個逆變器都是一樣的，負載也是一樣的。由于工頻UPS的逆變器需要保護，根據干式變壓器的宣傳者理論，高頻UPS的逆變器由于沒有被干式變壓器隔離，所以沒有被保護，所以應該是被負載干擾損壞，也就是說應該是經常損壞。實踐證明，逆變器沒有損壞，一直工作得還不錯。比如某品牌高頻UPS近三年安裝了250kVA到600kVA的逆變器近300臺，這在工頻UPS中也是少見的。至于負載，只是一個耗電單元，不傳輸干擾給逆變器，不能傳輸。另外，逆變器不是干擾源。關于這一點，你不妨用示波器測量一下，看清楚。所以工頻UPS的輸出干式變壓器在這里不是保護環節。

3.工頻型號UPS輸出的干式變壓器抗什么干擾？

這里已經討論過工頻UPS的輸出干式變壓器不是保護環節，那么它的抗干擾目的是什么？真正的問題是：這里的干式變壓器真的抗干擾嗎？圖5是工頻不間斷電源供電線路的電氣原理圖。圖中的兩點AB代表UPS的輸出端。在這兩點AB，UPS輸出電壓UUPS的波形失真一般應該小于5%(這是指標的要求)，是一個很好的正弦波，如圖。但是當涉及到負載時，電壓UL的波形是失真的。這種扭曲是如何形成的？眾所周知，負載端的工作電流IL是正弦波電壓峰值對應的脈沖電流。雖然UPS的輸出端AB是很好的正弦波，但是電源和負載端之間有一定的距離，電纜有阻抗，所以電纜的長度決定了阻抗RW的大小： #p#分頁標題#e#

(1)

圖2不間斷電源供電線路電氣示意圖

其中RW-一定長度L下電纜的阻抗

r—電纜材料的電阻率

L—電纜長度

電纜負載電流引起的脈沖壓降；

URw=ILRW (2)

因此，負載端的電壓為：

UL=UUPS-ILR (3)

從公式(1)可以看出，由于RW大，負載端的脈沖壓降很大，從UPS輸出的正弦波中減去該線路上的脈沖壓降后，形成失真波形。而在AB兩端，由于l=0，RW=0，這里的電壓波形還是很好的正弦波。

也就是說，在干式變壓器的輸入端，逆變器發出的是規則的PWM波形而不是干擾，不需要干式變壓器來抵抗。負載端的失真波形是負載正常運行留下的陰影，不是干擾，不能傳遞到干式變壓器的輸出端，所以這里沒有干式變壓器需要抵抗的干擾。換句話說，干式變壓器的輸入和輸出兩端都沒有干擾。這是UPS輸出電壓的原貌，不是干式變壓器的功勞。必須說這里有抗干擾，所以不是針對什么都沒有！UPS這種沒有輸出干式變壓器的高頻型號，這里也是同樣的波形，更能說明問題。

因此，UPS的輸出干式變壓器除了變換和產生零點外，在其位置上沒有做第三件事。

第四，高頻UPS加輸出隔離干式變壓器是“畫蛇添足”

無論在理論上還是在實際應用中，都可以看出，這條線路從兩個UPS的輸出端到負載端的供電效果是完全一樣的：有干式變壓器，沒有干式變壓器，這是不爭的事實。既然如此，為什么還要加上這種隔離干式變壓器呢？這主要是那種“干

式變壓器可抗干擾”的誤導宣傳起了作用。為了鞏固干式變壓器可以抗干擾的的神話地位，就必須讓高頻機UPS也要加上這個干式變壓器，才可顯示出這種理論的正確性，如圖4(b)所示，可惜的是在UPS輸出端這個地方沒有任何一方可以送來干擾，換言之，在這里無任何干擾可抗，再說干式變壓器根本就沒有抗干擾功能，關于這一點，筆者在多篇文章和書籍中早有論述。所以在這里硬要加進一個干式變壓器，豈不是“畫蛇添足”!

(a) 高頻機型UPS供電系統原結構

(b)加隔離干式變壓器后的高頻機型UPS供電系統

圖4 高頻機型UPS加隔離干式變壓器和不加隔離干式變壓器時的電原理圖

加這個干式變壓器千萬不要理解成是“錦上添花”。錦上添花意味著有它不多，沒它不少。這里可不一樣，加上它不但多了，而且還帶來了負面效應。就好像一條寬敞平坦的公路，硬要從當中割斷而修一座橋。會帶來什么后果呢？增加了車輛爬坡的汽油消耗量，萬一橋面出現情況就會影響交通，比如突然天降大雪，由于濕滑而導致汽車爬不上去，即使上去了下坡時又會有撞車的危險。這就導致了交通中斷。UPS也是這樣：增加了投資和占地面積、增加了功耗和多了一個故障點。這就是花錢買不可靠因素，這也是誰都不愿做的事情啊!#p#分頁標題#e#

另外一個危害就是如果加了這個干式變壓器，當多機并聯式，就使得本來沒有環流的高頻機型UPS如圖5(b)所示，出現了環流，如圖5(a)所示。

(a) 有輸出干式變壓器的UPS并聯原理圖

(b)沒有輸出干式變壓器的UPS并聯原理圖

圖5 有和沒有輸出干式變壓器的UPS并聯情況

從圖5(a)可以看出，兩個UPS干式變壓器次級電壓由于各種參數的差異是不一樣的，這就導致了環流，而且由于這個環流路徑上沒有任何障礙，即使是很小的電壓差也會導致可觀的電流;沒有干式變壓器的高頻機型UPS就不同了，即使有和干式變壓器相同的電壓差，由于路徑上的重重障礙，早把這點電壓吃掉了。

來源：比特網