变压器为什么不能作为区分两种UPS的标志
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2020-10-17
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变压器为什么不能作为区分两种变压器为什么不能作为区分两种UPS的标志的标志
在电的领域内命名的有线电和无线电，高压电器和低压电器，电压源和电流源，交流电和直流电，硬件和软
件，等等的命名都有其唯一性。工频机UPS和高频机UPS的区分也一样，顾名思义，那就是以频率不同为根据
的。就应该从频率的角度去看，而不是另辟途径。
在电的领域内命名的有线电和无线电，高压电器和低压电器，电压源和电流源，交流电和直流电，硬件和软件，等等的命
名都有其唯一性。
因为UPS的输入和输出都是50Hz的
图1 四阶梯波输出的UPS电路原理方框图
为此人们又为大功率设计出一种接近於正弦波的阶梯波，以减小LC滤波器的尺寸。但又出现了新的问题：一个阶梯就是一
套逆变器，比如1972年美国总统尼克松访华时带来的UPS就是四套逆变器叠加而成的四阶梯波结构，然后再由滤波器滤出正
弦波电压，如图1所示。从图中可以看出，四阶梯波的构成就需要变压器将其串联起来。这里的变压器一般是不可少的。小功
率由于造价太高，一般还是由方波滤波后输出。
上世纪70年代美国库伯博士实验成功了一种高频脉宽调制（PWM）电路，使原来庞大的线性电源起了革命性的变化。可惜
当时晶体三极管只是低压小功率水平，无法被UPS采用。一直到1980年前后高频技术才被陆续应用到
图2 当代一般UPS的PWM输出过程
从该图中可以看出，其输出波形已被滤波器滤出正弦波电压，如果电压值合适的话就可以直接给负载使用。1998年至2001
年期间，我国进口了一批荷兰Victron品牌的UPS，就是图2的结构，没有输出变压器。虽然由于采用了传统的全桥结构逆变
器，使得两条输出线都是火线，但并不妨碍负载的正常使用，在很多用户机器上的实际运行中证明了这一点。遗憾的是：当时
有的计算机厂家不知出于什么目的，竟提出了UPS输出端接地的要求，否则就不给负载计算机开机！暂不谈这种要求是否值
得商榷，但为了能给用户开机，也只好将UPS输出的一端接地。但这样一来，接地以后的UPS一启动，逆变器就炸机。无奈
只好在UPS输出端加了一个隔离变压器才算稳住了局面。换言之，如果UPS输出一端不接地，不用变压器也可为计算机正常
供电，这是其一。其二，因为当时计算机毕竟使用的都是220V，一根火线和一根零线就足够了，和地线并没有什么关系…
80年代前后由于绝缘栅晶体管（IGBT）的出现，又为UPS技术的发展提供了有利条件，在脉宽调制波形和频率基本不做改
变的情况下，IGBT就可以顺利地取代晶体管和场效应管。但鉴于以前的接地要求，这个变压器就这样很自然地沿用下来了，
当然这也和电池电压不符合交流电输出值的要求，需要变压也有关系。
（a）工频机UPS输出正弦波的原理电路 （b）高频机UPS输出正弦波的原理电路
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