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谈工频机UPS输出变压器的真正作用
http://www.cww.net.cn   2010年7月23日 15:08    通信世界网    
作 者:王其英

下面再来讨论逆变器功率管损坏情况下的变压器状态。逆变器功率管的损坏有两种情况:断开或穿通(短路)。图12示出了UPS全桥逆变器一个功率管(比如VT2)开路(断开)的情况。从图中可以看出,在此情况下的电流路径只能是一个方向的,就是说只能输出一个极性的半波,如图中所示。一个极性就意味着逆变器此时只能输出半波电压,而半波饱含直流成分,直流电流分量在变压器初级绕组中的积累会使绕组达到饱和状态,就类似于绕组短路,形成很大的电流,以致将变压器和电池这个回路烧断为结束。这个直流电流倒是没有进到负载端,但UPS本身烧了。

再看逆变器一支功率管(比如VT2)穿通(短路)的情况。只要VT3和VT4一工作就形成引发出巨大的隐患:管子截止时原来有两个串联功率管承受的高压现在都加在了一个管子上,压力增加了一倍,一旦它们承受不了这种高压就会被击穿而形成短路,如图13所示。强大的电流可将VT3或VT4瞬间炸毁,否则就会导致全系统跳闸保护。某石油公司的兆瓦级机房就是因为这个原因而造成3+1并联冗余的4´300kVA供电系统跳闸停机。在这里的变压器根本没有任何作为。当然如果不是断路器及时跳闸就会导致变压器起火。在这种情况下虽然也是隔断了直流,但同样是把自己烧毁了,这样的隔直流功能没给用户带来任何好处。

以上两种情况都是用烧毁UPS本身的代价而保护了IT设备,这对IT设备用户是不是就算是一种福音呢?当然不是,因为不论是烧毁UPS还是IT设备都会使系统崩溃而无法继续工作。

如果UPS供电设备在逆变器功率管损坏的情况下不但保护了IT设备,同时也保证了本身的安然无恙,这样的隔直流功能才有实际意义,这才是用户真正需要的。

持此种说法的误区在于没有搞清楚变压器不能加直流电压和电流的道理。

4.UPS变压器能提高UPS系统的可靠性和稳定性吗?

包括UPS在内的电子设备最容易出故障的主要因素是高温。在高温下,器件的漏电流增大、耐压降低。据有阿累纽斯定律介绍,当环境温度在25°C的基础上,每上升10°C,元器件或设备的寿命就减半。当温度按照10°C的算术梯度上升时,元器件或设备的寿命就会按照1/ (n=1,2,3…)的几何级数规律递减。而机内的温升来自机内各个电路环节的功耗,变压器是其中之一,如果没有变压器就可以少去这部分功耗。所以从这个意义上说,由于变压器的存在,在一定程度上降低了系统的可靠性。

这里的误区在于将变压器的机械稳定性和电气性能混为一谈。这里的稳定性指的是电性能的稳定性,既然由于变压器的存在降低了系统的可靠性,当然也相应地降低了稳定性。陷入误区的人们误把电的稳定性当作机械稳定性来理解:变压器重量大,重心稳定,所以也就保证了系统的可靠性和稳定性。再者,变压器只是UPS的一个组成部分,它不给整体添麻烦也算提高了设备的可靠性,若从这个角度上说看问题,任何一个组成部分都可以这么说。

5. UPS变压器能使系统适应大范围的电网变化吗?

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