的概念有各种定义,给用户造成了不少混淆。主要的定义方法有以下两种:一是逆变器调制频率论。即逆变器调制频率高于20kHz的UPS称为。这种定义方式经不起推敲的地方在于,如果以逆变器调制频率来定义,那么不仅应该有”的说法就师出无名了,因为,目前UPS的逆变器调制频率大多为4～8kHz,根本就没有以工频(50Hz)来调制的。二是整流器调制频率论。这也是最为普遍被接受的一种定义方法。即如果整流器是工频整流(如晶闸管整流),则称为工频机,否则称为高频机。这种定义方法,在一段时间内确实为业内外普遍接受。但随着UPS技术的发展,这种定义方法也显现出了其不严谨的地方,无法对现有的UPS机型做准确分类。

  要对“高频机”和“工频机”做准确定义,首先一定要了解定义本身的历史沿革。

  可以看到传统的工频UPS由整流器、逆变器、静态旁路、维修旁路、逆变输出变压器组成。这里逆变输出变压器是UPS的必要组成部分,其作用是升压。这是因为UPS有一个重要的功能就是稳压,而整流、逆变两次变换均为降压环节(功率晶体管的管压降及各种损耗引起),另外还需要仔细考虑市电电压低时,也要保证稳定不变的输出电压,所以UPS内部必须有一个环节用于升压,而逆变输出变压器就是用来实现这一功能的。

  这里有一个很重要的概念:由于UPS输出在任何一个时间里都需要输出稳定的电压,因此UPS内部必须有一个升压的环节。

  上世纪90年代之前,没有高频UPS和工频UPS的称谓问题。高频机的概念出现在90年代后期，这样一个时间段UPS技术出现了一次革命，即出现了不带逆变输出变压器的UPS。其典型的拓扑结构如图2所示。

  通过与传统工频UPS的拓扑原理图比较,能够准确的看出这种UPS通过在整流部分增加BOOST斩波器,将整流后的直流提升到UPS输出所需的电压,从而省掉了逆变器后面的输出变压器,即以直流升压取代了经典的UPS变压器交流升压。

  这种UPS的优点是省掉了逆变器输出变压器,极大地节省了成本,减小UPS的占地面积和重量。另外,由于在斩波升压环节增加了功率因数校正功能,使这种UPS有很好的输入功率因数。

  国外将这种UPS称为Transformer-less UPS,即无变压器的UPS,而将传统工频UPS称为Transformer UPS,即带变压器的UPS。而国内则将其称为高频机和工频机,即以整流器的调制频率来区分。无变压器的UPS,其整流部分包含高频斩波,故称其为高频机;带变压器的UPS为相控整流,故称为工频机。

  由此能够准确的看出，工频机和高频机概念引入的初衷，是用来区分UPS是否带有逆变器输出变压器的。

  在高频机概念出现的初期,其定义基本上还能正确区分两类UPS。但随着UPS技术的持续不断的发展,以及UPS应用环境要求的变化,当初的定义逐渐显现出不严谨性,造成了很多的困惑和混乱。

  近年来,跟着社会供电环境对绿色电源和节能降耗的产品需求持续不断的增加,UPS技术有了很大发展,尤其是以高输入功率因数和低谐波输入为目标的整流技术。其中IGBT整流器的普遍采用是这一发展的新趋势的热点。

  (1)输入参数的不同。SCR(晶闸管)整流器为相控调制,只能工作于工频,输入功率因数较低,输入电流畸变较大。而IGBT整流器可经过控制其门极的驱动来控制IGBT的开通与关断,开关频率通常在几千赫到几十千赫。通过调制,IGBT整流器能保持输入电流与输入电压相位一致,且输入电流可以接近于正弦波,因而有很高的输入功率因数和非常低的输入电流谐波畸变。

  (2)IGBT整流器具有升压功能,即IGBT整流器的输出直流能够准确的通过需要调节其高低,还可以直接升到800V,从而满足UPS输出交流电压的要求,而SCR(晶闸管)整流没有此功能。

  图3所示的UPS,市电输入经过IGBT调制整流,并将直流电压升压至800V左右,直接通过逆变器调制滤波后输出所需的稳定电压。

  图4所示的UPS,市电输入经过IGBT调制整流,获得直流电压(400～500V),经逆变器调制后输出交流电压(310V左右),最后通过输出变压器Tr升到所需的稳定电压。

  图5所示的UPS,是在图3所示UPS的输出端增加了一台1:1隔离变压器Tr,其IGBT整流器同图3所示的UPS一样具有升压作用。

  从拓扑图上可以清楚看到,虽然图4和图5的UPS都有输出变压器,但不同的是,图4的变压器是逆变器输出变压器,起升压作用,是UPS的一部分;而图5中UPS的变压器,没有升压作用,只相当于在一台UPS的输出加了一台隔离变压器,属于UPS的附属设备。

  以上三种机型都采用了IGBT整流器,整流器也都工作于高频调制状态,那么以上三种机型都是高频机吗?结论显然是否定的。

  根据前面提到的工频机和高频机概念引入的初衷，图3的UPS没有逆变输出变压器，属于高频机；图4的UPS带有逆变输出变压器，属于工频机；而图5的UPS则是增加了输出隔离变压器的高频机。

  由于UPS技术的发展,以整流器的调制频率来定义高频机和工频机,已无法对两类UPS进行正确的区分。

  只有从UPS的拓扑结构上,才能对两类UPS做准确分类。从拓扑结构上能够正常的看到,两类UPS的最大不同之处在于升压环节的处理。带变压器的UPS,通过变压器在逆变器后端进行交流升压;无变压器的UPS,通过直流斩波在逆变器前端进行直流升压。

  因此,依照上述原则,如果一定要使用高频或工频的概念进行分类,那么更准确的高频机或工频机的定义是:通过高频直流斩波升压的UPS称为高频机;通过逆变器输出变压器进行交流升压的UPS称为工频机。

  所以,一台高频机即使外加了输出变压器也不应称为工频机,因为此变压器没有升压作用;而一台工频UPS即使采用IGBT整流也不应称为高频机,因为其升压环节是变压器。