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高頻機型UPS的幾個“致命弱點”論值得商榷
目前世界已進入高頻機UPS逐步代替工頻機UPS的時代，不過替代的過程并不是一帆風順。生活中人們使用了幾十年的工頻機UPS，已經(jīng)熟悉了這種電源形式，突然要換機型還不能一下子適應，所以對那些為工頻機UPS的贊歌聽著比較順耳，同時對高頻機UPS的一些指責也容易接受，就這樣一拍即合。豈不知在一定程度上損害了用戶的利益，也有勃于當今的國策。
常常會聽到這樣的說法：高頻機UPS是好東西，由其是山特UPS電源，但由于我們的系統(tǒng)非常重要，要求供電的可靠性非常高，所以還是用工頻機UPS可靠。言下之意，高頻機UPS不可靠。豈不知可靠性是設計出來的，即一臺機器的可靠性如何取決于采用了哪一級可靠性標準。舉一個簡單的例子，一個山特UPS電源中常用的120?120的軸流風機，有十幾元一只的，也有上百元一只的，價格差了近10倍，哪一個可靠性高呢？不言而喻，當然是上百元一只的可靠性高。又如某品牌的9315系列UPS，人稱“標王”，意思說每次投標它的價格最高，但運行起來可靠性也最高，被人稱為“鐵機”——就是不出故障；而同一品牌的同功率PB4000系列就便宜得多，而故障也多。
當然用戶對高頻機型UPS的這種擔心不是沒根據(jù)，其根據(jù)就是來自某些方面的誤導宣傳。甚至有的將這些宣傳材料上升為“高頻機結構UPS的致命弱點”。雖然問題的提出者只是少數(shù)，但影響頗大，在網(wǎng)上粘來粘去，就好像寫此文章的人很多，確實影響了不少用戶，甚至有些技術人員也受了傳染。為了將這些問題搞清楚，使人們對產(chǎn)品有一個科學的看法，下面就這幾個方面進行討論。
（一）IGBT整流器可靠性偏低
持這種看法的“根據(jù)”有兩個：
1. 認為IGBT器件的過載能力不如可控硅（SCR）高
為了證明這個論點，有的就舉出兩種器件過載能力的例子：SCR可過載到10倍額定電流20ms，而IGBT過載到10倍額定電流時只能堅持20?s，就是說過載能力差了1000倍。就根據(jù)這一點說IGBT器件的可靠性不如SCR是不是公平呢？這要追索到它們的過載能力為什么不同，難道說IGBT的過載能力只能是10倍20?s嗎？當然不是。器件設計者是根據(jù)其必要性而選定的。SCR不是全控器件，即一般在交流電路中只能控制其開啟而不能控制其關斷，可控硅一旦開啟只有等到電壓或電流過零時才自動關斷，
如圖1（a）下圖所示。這種器件的工作原理就決定了其過載能力不但要強，而且還必須能承受過載較長的時間。比如在圖1（a）中SCR在時間t2被觸發(fā)而開啟，假如此處對應的時間t2 =1ms，而正好此時輸出端正好出現(xiàn)過流甚至于超過10倍，由于在此處無關斷機制，那么它必須在t3（50Hz的半周）之前的大約10ms的時間內能承受這種過流而不損壞。否則，若這種器件耐過載時間短，比如是1ms，器損壞的幾率就太高了，就沒法用了。但IGBT就不同了，因為它不但可以隨時開啟而且也可以隨時被關斷，如圖1 （b）所示，它在t1被打開而在t2又被關斷。
目前IGBT的工作頻率最高可到達150kHz，即一個開啟與關斷周期約7?s，所以20?s對IGBT從發(fā)現(xiàn)過載到關斷的時間而言已經(jīng)足夠長了。就是說IGBT的過載時間不需要做得那麼長，即使廠家再將它的過載時間延長上1000倍又有何用！對于從北京南站30分鐘即可抵達天津站已開動的城際列車來說，非要給它10h的運行時間余量，有這個必要嗎。
即在ATS切換時零線上被激起的反電勢為0.15V。當然這個計算不一定很準確，但從數(shù)量級上看不會差多少，就是大上10倍也才1.5V，因此在這里可看出一些端倪。某處的這種分析懸乎其懸，用想象的“隱患”來嚇唬人。換言之，上游ATS切換時在零線上激起的單極性電壓微乎其微，既不能造成輸出閃斷，也不會導致逆變器過壓或欠壓，更不能造成數(shù)據(jù)中心機房停電數(shù)小時。再說零地電壓也根本加不到這些地方去。而且輸出電壓閃斷也不并是這個原因造成的。有關這個問題在后面還要討論。
某處斷言說這種單極性零線電壓“在其它UPS機型不會出現(xiàn)”，難道工頻機型UPS就沒有零線？在ATS切換時，互投柜到UPS機柜這段距離零線上的電流也會由滿載（假設）到零的一個突變過程，在零線上也會產(chǎn)生同樣的這種反電勢，因為它的零線不是超導體。怎么能說“在其它UPS機型不會出現(xiàn)”呢！
這里還有一個對電路尤其是對UPS工作原理基本知識的了解問題。零線上的單極性電壓（即N線直流偏置）是如何形成的？輸出電壓的閃斷是不是所謂的零線電壓造成的？如何導致逆變器過壓或欠壓？出現(xiàn)的這些問題是不是只有高頻機型UPS才有，等等。為了搞個明白，現(xiàn)在就這些問題一一討論。
1. 零線電壓指的是什么？眾所周知一根導線上只能談電流，不能談電壓，因為電壓就是電位差。而這里就獨獨提出了一個N線電壓的概念，姑且理解成是零地電壓，是圖3（c）A點對地GE的電壓呢還是B點對地GE的電壓？因為在有負載的情況下這兩點對地的電壓是不同的，A點對地GE的電壓最高，這就是UPS中整個零線上的電壓降，為了符合某處的意愿，暫且取這個最高值，這樣就可能導致逆變器“過壓”或“欠壓”嗎？什么值可以讓逆變器過壓呢？一般說至少要超過額定電壓值10%以上，某處給出了?400V的額定工作電壓，即使10%算作過壓，那麼零線上的電壓至少也得40V！
問題是零線上能有這么高單極性電壓的可能嗎？一般說多數(shù)UPS內的零線不會超過2m，而且截面積也不小，在任何正常情況下莫說40V，就連4V也不會有。就算有4V，不會說404V就算過壓，就可以損壞功率管吧。這樣看來所謂單極性電壓導致過壓之說法實際上是不存在的！也僅僅是“潛在”的“危險”。再說這個零地電壓也加不到管子上。
2. 那么單極性零線電壓不會構成隱患，輸出電壓的8ms閃斷又是如何形成的？真地就可以導致數(shù)據(jù)中心斷電很長時間嗎？
這也是搞電源的人都應該具有的基本知識。眾所周知，蓄電池的內阻是比較大的，比如上游ATS切換時，就出現(xiàn)電源內部負載突變現(xiàn)象，再加之電池的動態(tài)性能不太好，就更不能很快響應這種突變電流。一般UPS在正常工作時是由輸入整流器向逆變器供電，電池組不但空載而且還處于浮充狀態(tài)。如果輸入端突然斷電，電池組就必須及時地將全部負載接替過來，但強大的電流突變是一般電池無法響應的。這必然會導致瞬時缺電流狀態(tài)，也就是所謂的輸出電壓瞬時“閃斷”。
為了彌補這個缺欠，設計者就都在電池組或整流器后并入了足夠容量的電容器，由于電容器的動態(tài)性能比電池好得多，所以瞬變的前沿電流先由電容器補償，而后由電池來接續(xù)以后長時間的功率電流。但如果和電池并聯(lián)電容器的容量不足或質量不好，不能適應前沿電流突變的要求，就會使輸出電壓出現(xiàn)所謂“閃斷”的缺口，電容器的電容量越小，輸出電壓的缺口就越深越寬。所以這個輸出電壓缺口和所謂的單極性N線電壓沒有任何關系。
而且這個輸出電壓缺口問題在任何UPS上都可能存在，而且是不合格產(chǎn)品才會有。不論是高頻機型UPS還是工頻機型UPS，只要是合格產(chǎn)品（不是偷工減料的），都不會出現(xiàn)這種輸出有閃斷的現(xiàn)象。某處為了某種原因將這種誰都可能有的現(xiàn)象硬套在了高頻機UPS零線電壓上，這又是對UPS工作原理上的誤解。
3. 8ms的輸出電壓閃斷真地就可導致數(shù)據(jù)中心無法工作嗎？
一般合格的、功能正常的UPS都不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。退一萬步說，即使這個8ms的閃斷隱患真地出現(xiàn)，有無致命危險呢？根據(jù)IBM和HP對其PC機的實測，在市電斷電后，其本身內置電源還可保證機器滿負荷工作50ms。這主要是根據(jù)電路對其內部直流電源脈動和穩(wěn)定度的要求而決定的濾波電容器容量得到的附加效果。在大容量機器中，電容量也是按比例增大的。因此也應有同樣的效果。起碼在不少計算機房也有了斷電20ms工作無影響的例子。
目前幾乎在所有電子設備中都有內置開關電源，它們的任務就是將輸入的交流電壓變換成本設備所用的不同品種的直流電壓。如圖4左圖所示的電源電路。圖中C即為儲能裝置，如果這個儲能裝置沒有支持本設備8ms后備工作的能力，恐怕就不是合格產(chǎn)品。如果拿不合格產(chǎn)品來說正事，其結果是什么也說明不了。
由于在UPS輸出端口這個*幅度已微乎其微，不用抗。抗*的目的不外乎要保護什么。在這里和這個輸出變壓器打交道的只有兩個目標：前面的逆變器和后面的用電設備。
前面已經(jīng)知道，這個所謂*是負載正常工作后留下的結果，屬正常工作范圍，所以用不著保護；前面的逆變器跟前都有電容器，而且這里的輸出電壓正弦波很好，沒有所謂“*”，也用不著變壓器無的放矢。所以這里所大力宣揚的變壓器抗*是“虛晃一槍”，是“無的放矢”。但如果不知道這個原理，也會被這“虛晃一槍”所震撼！
總之，在貶低高頻機型UPS的市場上有的宣傳者利用所謂“分析”的手段或不合格產(chǎn)品的性能制造出一些所謂“潛在”和“隱患”之類的懸念，嚇唬不知真相者；把同樣東西的“優(yōu)點”都貼在工頻機型UPS的臉上，將所謂不利的一面都栽在高頻機型UPS的頭上。想借此將工頻機型UPS的市場壽命延長一些時日。作為商家這樣做雖然不好，但為了生計也情有可原。
但作為學術討論就有失公允了。尤其是在不了解機器性能的情況下也充當內行，莫須有地制造懸念。當然，這其中不乏是理論水平和基本概念問題，但無論如何誤導用戶是不應該的。更不應該和當今國家節(jié)能減排的政策相違背。
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總結故障分析以及UPS供電系統(tǒng)設計與維護
兩種典型的UPS系統(tǒng)故障，通過故障過程中，有一個失敗的詳細分析，完成了對教訓的總結教訓的需要。在此基礎上，提出了山特UPS電源系統(tǒng)的設計和維護提出了一些建議。
   UPS在中在現(xiàn)有的供水管網(wǎng)系統(tǒng)供電領先地位的移動通信電源系統(tǒng)。 UPS電源是一個重要的最終用途設備，通訊設備，如BOSS系統(tǒng)，子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)服務器。隨著軟交換，IP技術，UPS將進一步擴大應用范圍。因此，UPS電源系統(tǒng)的安全性，高品質，電信級通信網(wǎng)絡是非常重要role.1描述的一個或兩個UPS failure1.1 PW9315穩(wěn)定 - 400kVA的UPS系統(tǒng)關機（1）癥狀的病例
普通柴油發(fā)電機維修人員（容量1650kVA）負載試驗機的工作。切換到柴油發(fā)電機組在城市中打斷了400kVA UPS系統(tǒng)故障輸出的電源故障集。現(xiàn)場維護人員，系統(tǒng)恢復供電重新啟動系統(tǒng)。經(jīng)檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何在UPS板和其他電器設備故障。 （二）平行的UPS AnalysisView事件日志空間中的兩臺機器的正常運作是在十秒鐘以上的周圍發(fā)現(xiàn)了機器的時鐘速度破壞過程。 （三）電力，普通柴油發(fā)電機組使用四極開關ATS的失敗是失敗的主要原因。
   興奮劑問題關掉四極和零線，控制UPS的使用中斷，DSP器件，如果有必要對零線，有時是非常嚴重的。失敗的時刻，控制邏輯電源板暫停了所有最有可能因斷零線，因為電源故障檢測邏輯電路板，沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。 UPS輸入和旁路主要的兩個是從同一個電源不就是又一個失敗的情況下因素。輸入UPS1變壓器1＃，UPS2主輸入和旁路輸入2＃兩個主要UPS旁路輸入變壓器。油機的制造工藝，電源開關，電池狀態(tài)，柴油發(fā)電機（或電）第二電源狀態(tài)第一。對于*和機器，兩臺發(fā)電機UPS旁路是不一樣的，一有電，沒有電。第二個有能力的UPS，電源將是第一個中斷UPS電池充電，并承擔100％的負荷，因此可能有三相電源的限制。也可能在這個時候，UPS的嚴重脫節(jié)，流通中增加這兩個群體的保護造成的。不穩(wěn)定性是由柴油發(fā)電機故障引起的，其中一人從UPS旁路，不使用多臺監(jiān)視器，以驗證報警記錄。 （4）在低壓配電系統(tǒng)的經(jīng)驗教訓①安非他明類興奮劑的選擇，但把重點放在零線突破。
興奮劑的低壓配電或三重四極桿的使用已在中國討論了多年，尚未決定。對于這種故障，零風險四極ATS有一個非常大的UPS系統(tǒng)，建議選擇三極開關或興奮劑。對于現(xiàn)有的空中交通服務納入現(xiàn)有的三或四極四極N極和開放空間系統(tǒng)是一個很短的交易的一部分。然而，安非他明類興奮劑，電力和石油可以轉換從一個完整的零線機，根本目的Lingsi最佳路線，并在整體轉換過程中的零線連接，沒有中斷無關。
工頻UPS機器輸出變壓器在電路中在抗干擾嗎？
一、前言
根據(jù)世界歷史的發(fā)展規(guī)律，當前正值高頻機型UPS替代工頻機型UPS的過渡時期，在這個時期，以前一直不被人們注意的輸出變壓器現(xiàn)在竟成了“搶手貨”。主要原因是：據(jù)說這個變壓器可以抗*。所以不但工頻機型UPS的這個變壓器穩(wěn)固了抗*功能，就是已經(jīng)取消了這個變壓器的高頻機型UPS也必須在輸出端再給加上去。這樣一來，在人們的印象中就好像高頻機型UPS取消變壓器的做法是瞎耽誤工夫，反而成了技術落后的產(chǎn)品。可見宣傳的“魅力”有多大！難怪一些用戶對沒有輸出變壓器的高頻機型UPS抱有懷疑態(tài)度：變壓器沒了就不抗*了！
如果上述的宣傳是真理，那么高頻機型UPS就真地沒有立錐之地了。可惜的是UPS輸出變壓器可以抗*”說法是“無的放矢”！為了說明這個問題，先解決以下幾個問題：
輸出變壓器抗*的目的是什么？UPS輸出變壓器抗的是什么*？UPS輸出變壓器在電路中是否有*可抗？這幾個問題搞清楚了，結論也就出來了。
二、UPS輸出變壓器抗*的目的是什么？
這個問題很好回答，抗*的目的就是為了保護設備和電路不受損害。圖1示出了兩種UPS供電系統(tǒng)原理方框圖。因為這里談的鞘涑霰溲蠱鰨圓簧婕罷髕鰲４油?（a）中可以看出，變壓器抗*的目的就是為了保護前面的逆變器和后面的負載電路。就是說這個變壓器可以防止逆變器出來的*去損害負載電路，或者是負載出來的*去損害逆變器。除此二者外沒有第三。
據(jù)了解，貴州省廣播電視信息網(wǎng)絡股份有限公司對全省90多個網(wǎng)絡機構進行重組，全面整合各級有線電視網(wǎng)絡資產(chǎn)。同時，下設84家分公司，其中有9家市(州、地)級分公司、75家縣(市)級分公司，以加快貴州全省的網(wǎng)絡整合步伐，實現(xiàn)全省廣播電視網(wǎng)絡統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運營的新體系，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，開發(fā)廣電網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)，強化網(wǎng)絡優(yōu)質服務，提升產(chǎn)業(yè)競爭實力。在此次中標的UPS電源中，主要有西門子自主研發(fā)生產(chǎn)的數(shù)字化工頻UPS與智能高頻UPS，這兩大系列的產(chǎn)品分別采用了先進的DSP控制器、高速16位數(shù)字芯片、DDC控制技術與先進的調頻逆變控制技術，結合其強抗干擾的設計和合理的電池管理技術，不僅具有高品質和高可靠性，還具備體積小、重量輕、工作效率高等特點，對廣電系統(tǒng)中節(jié)目信息的傳輸與接收、網(wǎng)絡系統(tǒng)、信息中心的正常運行有著完善的檢測、保護功能。