式中：Xc是等效電容的容抗，單位是歐姆(

)

　　C是等效電容的容量，單位是法拉(F)

　　f是干擾信號頻率，單位是赫茲(Hz)

　　從式(1)中可以看出，電容的容抗和干擾信號的頻率成反比，而一般干擾信號的頻率很高，可以從幾千赫茲到幾十兆赫茲，尤其是各種形式的噪聲、尖峰等。但 這些干擾到來時可以很順利地由初級通過電容C傳到次級。但浪涌到來時，由于其能量很大且頻率很低(可以到數(shù)個工頻周波)，這時候變壓器就可以按照固有的變 比將其傳導過去。

　　有人說這個變壓器可以緩沖負載的短路，這也是沒有根據(jù)的。因為變壓器不是智能環(huán)節(jié)，根本無法判斷負載是短路還是短期的大負荷工作。圖10給出了 IEC發(fā)布的PC機典型工作電流波形，從圖10(a)中可以看出，當機房中所有設備正常工作時，它們向UPS索取的最大電流值是分散的，所以從電源的電表 上看負載不大，比如平時的負載也就是60%左右，但有時也會切換到旁路上去，有時是幾秒鐘，有時是幾分鐘。UPS所以會轉(zhuǎn)旁路，在正常情況下是因為過載， 但過載時間超過設定值時就會轉(zhuǎn)旁路，過載消失后又切換回來。這是什么原因呢?從圖10(b)可以看出，但機房中所有或大部分計算機正巧在某一刻都工作在最 大電流值時，負載量會變得很大。比如原來每臺負載的最大電流峰值是100A，正常時由于分散，負載變得很平和;一旦同步取最大值時比如500A，如果時間 超過UPS允許的界限就會轉(zhuǎn)旁路。假如變壓器可以抗干擾和緩沖負載的突然變化，試問此時應當認為是干擾給抗掉呢還是當成短路給緩沖呢?要知道低于單機電流 峰值的的干擾由于被負載淹沒是不需要抑

　　圖10 設備系統(tǒng)不同工作狀況下的UPS的負載情況

　　制的，只有抑制那些高于峰值電流的干擾才有意義?，F(xiàn)在圖10(b)的電流峰值數(shù)倍于平時，不論是被變壓器緩沖還是抑制都會造成用電系統(tǒng)的停機!這樣的電源還有人敢用嗎!實際上變壓器一不能分辨干擾，也不能分辨短路，更沒有所謂“緩沖”和“抑制”的功能。

　　例：北京某電子公司機房采用了150kVAX5臺帶有輸出變壓器的工頻機UPS，構成了4+1冗余系統(tǒng)。一天外電網(wǎng)停電，UPS工作在電池模式，此時突 然有人合上了輸出端300kVA的變壓器，負載變壓器瞬間的短路啟動電流竟導致了一場災難：70多節(jié)100Ah電池被燒毀，如果UPS的輸出變壓器若能 “緩沖”一下，負載變壓器的瞬間短路也就頂過去了!

　　認為變壓器具有上述功能的誤區(qū)在于把變壓器當成了電感，當成了扼流圈，當成了慣性器件。

　　3.UPS輸出變壓器沒有隔直流的能力

　　從前面討論中已經(jīng)知道在工頻機UPS全橋逆變器的結(jié)構中必須要變壓器，不僅是單相機，三相機更是這樣：因為三相橋逆變器輸出的是三條火線而沒有零線，只 有通過?-Y型變換才能有三相四線制的電源。所以變壓器是工頻UPS不可分割的部分，考察變壓器假如的歷史就可知道他不具備其他功能，隔直流之說更沒根 據(jù)，下面來進行具體分析。

　　隔直流之說的精髓是說當逆變器功率管故障后又有可能使直流電壓加到用戶機器的輸入端，而輸出變壓器的初級和次 級繞組是分開的，直流電壓只能停留在初級繞組上，于是就產(chǎn)生了隔離效果。是的，但這是其一，其二卻不知會帶來嚴重后果。事情完全不是想象中的那樣，圖11 示出了一般變壓器的工作情況。首先承認這種變壓器是變換交流電的，如圖中正弦波。假如不用來變換交流電而是施加直流，如圖11中將電池組開關S閉合，由于 變壓器繞組內(nèi)阻相當小(近似于短路)就會在電池組和變壓器初級繞組之間形成相當大的短路電流，一直到將電池組或?qū)Ь€或繞組燒斷為止。換言之，這種電源變壓 器根本不能加直流。這是電工上人人皆知的常識。

　　圖11 全橋逆變器UPS輸出變壓器原理圖

　　下面再來討論逆變器功率管損壞情況下的變壓器狀態(tài)。逆變器功率管的損壞有兩種情況：斷開或穿通(短路)。圖12示出了UPS全橋逆變器一個功率管(比如VT2) 開路(斷開)的情況。從圖中可以看出，在此情況下的電流路徑只能是一個方向的，就是說只能輸出一個極性的半波，如圖中所示。一個極性就意味著逆變器此時只 能輸出半波電壓，而半波飽含直流成分，直流電流分量在變壓器初級繞組中的積累會使繞組達到飽和狀態(tài)，就類似于繞組短路，形成很大的電流，以致將變壓器和電 池這個回路燒斷為結(jié)束。這個直流電流倒是沒有進到負載端，但UPS本身燒了。

　　圖12 全橋逆變器UPS一個功率管開路情況原理圖

　　再看逆變器一支功率管(比如VT2)穿通(短路)的情況。只要VT3和VT4一工作就形成引發(fā)出巨大的隱患：管子截止時原來有兩個串聯(lián)功率管承受的高壓現(xiàn)在都加在了一個管子上，壓力增加了一倍，一旦它們承受不了這種高壓就會被擊穿而形成短路，如圖13所示。強大的電流可將VT3或VT4瞬 間炸毀，否則就會導致全系統(tǒng)跳閘保護。某石油公司的兆瓦級機房就是因為這個原因而造成3+1并聯(lián)冗余的4X300kVA供電系統(tǒng)跳閘停機。在這里的變壓器 根本沒有任何作為。當然如果不是斷路器及時跳閘就會導致變壓器起火。在這種情況下雖然也是隔斷了直流，但同樣是把自己燒毀了，這樣的隔直流功能沒給用戶帶 來任何好處。

　　以上兩種情況都是用燒毀UPS本身的代價而保護了IT設備，這對IT設備用戶是不是就算是一種福音呢?當然不是，因為不論是燒毀UPS還是IT設備都會使系統(tǒng)崩潰而無法繼續(xù)工作。

　　如果UPS供電設備在逆變器功率管損壞的情況下不但保護了IT設備，同時也保證了本身的安然無恙，這樣的隔直流功能才有實際意義，這才是用戶真正需要的。

　　圖13 全橋逆變器UPS一個功率管穿通情況原理圖

　　持此種說法的誤區(qū)在于沒有搞清楚變壓器不能加直流電壓和電流的道理。

　　4.UPS變壓器能提高UPS系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性嗎?

　　包括UPS在內(nèi)的電子設備最容易出故障的主要因素是高溫。在高溫下，器件的漏電流增大、耐壓降低。據(jù)有阿累紐斯定律介紹，當環(huán)境溫度在25?C的基礎 上，每上升10?C，元器件或設備的壽命就減半。當溫度按照10?C的算術梯度上升時，元器件或設備的壽命就會按照1/2n (n=1，2，3…)的幾何級數(shù)規(guī)律遞減。而機內(nèi)的溫升來自機內(nèi)各個電路環(huán)節(jié)的功耗，變壓器是其中之一，如果沒有變壓器就可以少去這部分功耗。所以從這個意義上說，由于變壓器的存在，在一定程度上降低了系統(tǒng)的可靠性。

　　這里的誤區(qū)在于將變壓器的機械穩(wěn)定性和電氣性能混為一談。這里的穩(wěn)定性指的是電性能的穩(wěn)定性，既然由于變壓器的存在降低了系統(tǒng)的可靠性，當然也相應地降 低了穩(wěn)定性。陷入誤區(qū)的人們誤把電的穩(wěn)定性當作機械穩(wěn)定性來理解：變壓器重量大，重心穩(wěn)定，所以也就保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。再者，變壓器只是UPS 的一個組成部分，它不給整體添麻煩也算提高了設備的可靠性，若從這個角度上說看問題，任何一個組成部分都可以這么說。

　　5. UPS變壓器能使系統(tǒng)適應大范圍的電網(wǎng)變化嗎?

　　有人說：由于目前的電網(wǎng)供電質(zhì)量不高，電壓波動很大，不得不采用帶變壓器的工頻機UPS，并說工頻機變壓器就可以使UPS系統(tǒng)適應電網(wǎng)電壓的大幅度變化，這也正是用戶所關心的問題，難怪可以打動用戶的心。事實如何呢?可從圖14看得明白。從圖中可以看出，

　　圖14 工頻機UPS輸出變壓器

　　這個變壓器就是前面所介紹的輸出電壓變壓器。這個變壓器是接在逆變器的后面，它所承受的輸入電壓變化僅僅是?1%，可說吃的是“小灶”，不論輸入電壓如 何變化都和這個變壓器無關。就是說，這個變壓器的加入和輸入端是否能承受電網(wǎng)的如何變化是風、馬、牛毫不相關。所以那種“變壓器能使系統(tǒng)適應大范圍電網(wǎng)變 化”的說法也就沒人相信了。

　　一個附帶的問題：在大功率變壓器中由于三角形變星形可消除三次諧波，所以這也是抗干擾。實際上在數(shù)據(jù)中心的 IT設備大部分用的是相電壓220V，在這個電壓上三次諧波依然存在，只是在線電壓380V上由于相移的關系才消除了三次諧波，所以不用這個電壓的用戶享 受不到這個好處。