隔離變壓器的性能及其在UPS供電系統(tǒng)中的作用

這里講的隔離變壓器指的是工作在5OHz頻率下的工頻變壓器，在UPS供電系統(tǒng)中，隔離變壓器是一個主要部件。視UPS電路結(jié)構(gòu)的不同和供電系統(tǒng)環(huán)境的差別，隔離變壓器的功能和設(shè)置方法也不盡相同，所以并不能一概而論地在UPS供電系統(tǒng)中都配置隔離變壓器。我們首先要了解隔離變壓器的功能以及它在WS供電系統(tǒng)中的作用，然后才能決定在什么情況下不用隔離變壓器、什么情況下必須配置隔離變壓器隔離變壓器在UPS供電系統(tǒng)中的功能在UPS供電系統(tǒng)中之所以耍配置隔離變壓器，有些是皿S設(shè)備本身要求的，變壓器是啞心路的一個重要的組成部分;有的是為了改善系統(tǒng)供電質(zhì)量而設(shè)置的;還有的是為了電網(wǎng)與負載設(shè)備要求的電壓置式之間的匹配而設(shè)置的。

(1)UPS輸入12相整流必須配置隔離變壓器

當UPS是傳統(tǒng)雙變換在線式時，由于其輸入的AC/DC變換是可控整流電路，輸入功率因數(shù)低，而輸入電流諧波成份高。對于三相輸入6脈沖整流而言，輸入功率因數(shù)在0.8左右，輸入諧波成分在30以上，對電網(wǎng)形成嚴重的污染，降低電網(wǎng)能量的利用率，同時要求增大系統(tǒng)配置的功率容量和設(shè)備成本。為了改善傳統(tǒng)雙變換UPS對電網(wǎng)污染的問題，最早采用的電路措施是改6脈沖整流為12脈沖整流，由于脈沖個數(shù)增加一倍，同時在輸入端增加相應(yīng)的濾波器后，可有效地將其輸入功率因數(shù)提高到0.95，將輸入電流諧波成份降到10以下，但這一改進措施要求增加一個隔離變壓器和相應(yīng)的濾波器，由于12脈沖整流用的隔離變壓器體積大，很重，通常是附加一個單獨的機柜，所以UPS生產(chǎn)廠商只作為UPS的可選件向用戶提供。

(2)輸出DC/AC全橋逆變器需要隔離變壓器

當UPS的DC/AC逆變器由全橋電路組成時，輸出端必須加隔離變壓器，該變壓器在傳統(tǒng)雙變換UpS電路結(jié)構(gòu)中的主要功能有兩個:一是在電壓的兩次變換中完成升壓功能，保證在電網(wǎng)電壓下限和輸出滿負荷的情況下，UPS能輸出穩(wěn)定的380V/220V額定電壓；二是為傳統(tǒng)雙變換UPS全橋逆變器三相輸出提供零線，以滿足單相輸入電源負載的供電要求。所以輸出隔離變壓器是傳統(tǒng)雙變換UPS電路結(jié)構(gòu)的必備的組成部分。(3)配電系統(tǒng)零一地電位差超過要求時需要加隔離變壓器

在計算機機房供電系統(tǒng)中，交流電輸入零線和機房地線存在著零一地電位差，這是一種常見的現(xiàn)象。當機房中存在零一地電位差時，說明該機房的配電和零地系統(tǒng)有問題。

目前我國主要采用三相四線制或者三相五線制配電系統(tǒng)，適用三相負荷比較均衡丑單相負荷較小的場所。在這樣的系統(tǒng)中，零線和保護地除在電力變壓器中點共同接大地外，在機房中兩線沒有任何電氣連接。如果系統(tǒng)中存在一定數(shù)量的單相負荷，就難以實現(xiàn)三相負荷平衡，零線上的不平衡電流。上線路中存在著開關(guān)電源或整流器產(chǎn)生的高次諧波(主要是三的整數(shù)倍次)電流及熒光燈引起的高次諧波電流等，都會在零線上疊加，且由于各負載用電量變化和用電的不同時性，使得零線中電流時大時小，極不穩(wěn)定，造成零點接地電位不穩(wěn)定漂移，不但使設(shè)備外殼帶電，對人身不安全，而且由于電位基準點上疊加了漂移電位，從而使以其為基準電位的電子設(shè)備受到噪聲電壓的千擾，工作不穩(wěn)定。

在三相供電接地系統(tǒng)中，如果供電系統(tǒng)所在地距離變壓器中線接地點較遠，可在系統(tǒng)所在地重復(fù)接地，形成一個新的TN-S供電系統(tǒng)。在計算機機房供電系統(tǒng)中，當由于系統(tǒng)內(nèi)部某些設(shè)備的工作狀態(tài)而產(chǎn)生零一地電位差時，通常不允許采用重復(fù)接地的辦法加以解決。

如果在關(guān)鍵的設(shè)備前面把已存在零一地電位差的零線硬性接地，迫使該處的零線電位保持零電位，其結(jié)果是在電力配電進線點(輸入配電柜)到重復(fù)接地點之間，形成零線與地線并聯(lián)，零線中本已存在的電流將按阻抗的大小在零線與地線中重新分配，地線中一且有電流流過，必然會影響到整個接地系統(tǒng)，加大接地系統(tǒng)形成的干擾，特別是加大了同一供電系統(tǒng)中的各個屯子設(shè)備之間的相互干擾，造成整個系統(tǒng)各用電設(shè)備工作都不穩(wěn)定。

在三相五線供電系統(tǒng)中，零線中存在電流是不可避免的，而零一地電位差則反映了配電和接地系統(tǒng)的質(zhì)量，設(shè)想如果系統(tǒng)中零線導(dǎo)體的截面足夠大，使其傳輸阻抗接近零，那么，同樣的零線電流在這樣的接地系統(tǒng)中形成的零一地電位差就會大大減小。所以一些電子設(shè)備廠商就以零一地電位差做為衡量配電和接地系統(tǒng)的標準。

用無限加大零、地線截面的方法是很困難的，且效果也很難達到理想的要求。解決供電系統(tǒng)零一地電位差最有效的辦法是在關(guān)鍵的電子設(shè)備前加隔離變壓器。此隔離變壓器可以是為此設(shè)備供電的電源設(shè)備的一部分，可以是被供電設(shè)備的一部分，即帶變壓器輸入的電子設(shè)備，也可以在被供電設(shè)備前附加一個隔離變壓器。用此方法可從根本上解決零地電壓差的問題，同時又不對整個供電系統(tǒng)質(zhì)量產(chǎn)生影響。