「工頻機」和「高頻機」剖析
站在ups裝置廠商立場，當然都認為是自己的好，「公說公有理，婆說婆有理」。特別是對於起步較晚、技術能力相對較弱的廠商，雖然也或早或晚涉足高頻技術的開發，但是短時間內只能止步於中低容量。為了自身的生存需要，就必須尋找一些看似「過硬」的理由，來延緩市場技術公升級的步伐、想方設法延長低技術產品的生命週期，以更少的投入來贏得更大的產出。
下面就「工頻機」廠商慣常使用的，抬高「工頻機」、貶低「高頻機」的論點作逐一分析，看看是不是真的如此，雖然這些廠商自己通常也在生產和銷售一定功率段的「高頻機」。其中有的廠商500k已經上市，有的廠商400k正在作初期推廣試用的同時，還收購了非主流品牌中低端的1200k生產線。
一、 「工頻機」廠商的主要論點
工頻機和高頻機是按ups的電路工作頻率來區分的。工頻機是以傳統的模擬電路原理設計，由可控矽scr整流器、igbt逆變器、旁路和工頻公升壓「隔離」變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50hz，顧名思義叫工頻ups。
高頻機通常由igbt高頻整流器、電池變換器、逆變器和旁路組成。igbt可以通過控制加在門極的驅動來控制其開通與關斷，igbt整流器開關頻率通常在幾k到幾十khz,遠遠高於工頻機,因此稱為高頻ups。
在工頻ups電路中，主路三相交流輸入經過換相電感接到三個scr橋臂組成的整流器之後變換成直流電壓。通過控制整流橋scr的導通角來調節輸出直流電壓值。由於scr屬於半控器件，控制系統只能夠控制開通點，一旦scr導通之後，即使門極驅動撤消，也無法關斷，只有等到其電流為零之後才能自然關斷，所以其開通和關斷均是基於乙個工頻週期，不存在高頻的開通和關斷控制。
由於scr整流器屬於降壓整流，所以直流母線電壓經逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低，要使輸出相電壓能夠得到恆定的220v電壓，就必須在逆變輸出增加公升壓「隔離」變壓器。
相比而言，高頻ups整流屬於公升壓整流，其輸出直流母線的電壓比輸入線電壓的峰值高，一般典型值為800v左右，如果電池直接掛接母線，所需要的標配電池節數達到67節，這樣給實際應用帶來極大的限制。因此一般高頻ups會單獨配置乙個電池變換器，市電正常的時候電池變換器把800v的母線電壓降壓到電池組電壓；市電故障或超限時，電池變換器把電池組電壓公升壓到800v的母線電壓。由於高頻機母線電壓為800v左右，所以逆變器輸出相電壓可以直接達到220v，逆變器之後就不再需要公升壓變壓器。
因此，「隔離」變壓器是工頻機與高頻機在組成上的主要區別。
解讀論點：
首先提出了看似非常客觀的論點來取信讀者，其目的是為了模糊和誤導概念，這些論點、概念的灌輸主要有以下三個方面。
1、 「工頻機」有隔離變壓器，而隔離變壓器是萬能的；
2、 scr（可控矽）的控制簡單，所以可靠；
3、 「高頻機」的直流電壓高，寓意高壓危險；「工頻機」的直流電壓低，因此安全。
二、 「工頻機」廠商論點展開說明
1. ups輸出隔離變壓器的作用
「隔離」變壓器是利用電磁感應原理，對配電或訊號進行電氣隔離的裝置。隔離變壓器在ups電源中通常被設計在逆變器的輸出端，可以起到增加ups效能改良負載端的供電質量的作用。通常，ups的輸出隔離變器有以下四大優點：
1） 降低零地電壓，優化ups末端供電網路
ups的逆變輸出裝「隔離」變壓器可以「隔離」輸入和輸出之間的電氣連線，從而有效地降低輸出的零地電壓。由於隔離變壓器的副邊繞組採用y型接法，中性點接地後產生新的零線，從而達到了降低零地電壓的目的。事實上，hp、ibm、sun的小型機因為要保證精密的計算能力與高可靠性的資料處理傳輸能力，都會對零地電壓有極高的要求，加裝隔離變壓器可以徹底解決因為零地電壓偏高技術人員無法除錯的問題。
這是非常典型的偽命題，分析如下：
● 首先，在「工頻機」中的輸出公升壓變壓器，完全沒有的隔離作用，因為它產生的零線與市電輸入零線直接相連短接，見下圖中藍色連線，根本沒有隔離作用，無法實現市電與負載的電氣隔離。
工頻機原理圖
● 因為這個「隔離」變壓器的存在，就能降低零地電壓。其實，「工頻機」與「高頻機」（如下圖）一樣，市電輸入零線與ups輸出零線都是直通的，ups本身沒有能力改變零地電壓。
高頻機原理圖
有使用者一定會舉證說，在我們這裡的實際應用當中，有的用「高頻機」結果零地電壓偏高，後來換成「工頻機」就好了。不可否認有這樣的情況發生，但是必須要去徹底了解現場「工頻機」降低零地電壓的手段。在很多應用場合，部分銷售「工頻機」的**商會對出現輸出零地電壓偏高採用一種極端危險、不負責任的方案，就是將輸出端零地短接，使得ups輸出零地電壓幾乎為零。
之所以會強調部分**商這個概念，是因為廠商合格的工程師，一般不會以這種違反安規、破壞既有供電系統規範、不負責任的處理方式。以下是不合法的輸出零地短接錯誤方式：
常見的不規範做法是通過將ups輸出端零線和地線的短接，強行降低零地電壓，會威脅人身安全、重複接地導致tn-s供電架構被破壞。
「工頻機」變壓器的真實作用主要只兩個：
公升壓作用——「工頻機」採用scr降壓式整流技術，產生的直流母線電壓過低，無法逆變出適用的交流電壓，因此必須增加乙個接近1：2的公升壓變壓器；
產生零線——「工頻機」採用全橋逆變電路，是無中線的三相三線結構，因此必須增加乙個三角形/星形變壓器，來產生乙個逆變器的中心點（n線）。
說白了，這個變壓器是「工頻機」逆變器不可分割的一部分，除公升壓和產生零之外的功能、作用都只是想象中的美好願望而已。
無論是工頻機還是高頻機，如要解決後端零地電壓問題，只能通過在列頭櫃加隔離變壓器的方案。
2） 變壓器能濾除負載端諧波，提高供電質量
隔離變壓器本身具有電感特性，輸出隔離變壓器可以濾除負載端來的大量的低次諧波、減少高頻干擾，並可以使高次諧波大幅度衰減。採用電源隔離變壓器，可以有效地抑制竄入交流電源中的雜訊干擾，消除干擾，提高裝置的電磁相容性。
工頻機的逆變器與高頻機同樣採用pwm脈寬調變技術，過程中所產生的低次（主要是指三次）諧波和高頻干擾並不是依靠變壓器來消除的，變壓器也沒有這個能力。首先，逆變器所產生的三次諧波基本為零，根本不用到輸出端去消除。即便逆變器產生了三次諧波，而d-y變壓器也只能消除線電壓上的三次諧波，對相電壓三次諧波無能為力，恰恰機房負載多為單相用電負載，消除線電壓三次諧波變得沒有意義。
ups輸出三相變壓器的連線
對於高頻諧波呢，變壓器同樣沒有能力消除。變壓器的工作依靠電磁變換原理傳遞能量，表面來看工頻變壓器由於鐵芯的磁交變速度較慢，傳遞低頻電能的同時，對高頻電能可以衰減甚至隔絕。其實，高頻交變能量走了一條捷徑，從初、次繞組間產生的寄生電容中偷渡而過了。
由於電容的容抗（相當於電阻）：
x c = 1/2 * f * c，頻率越高的交變電流越容易通過（對於高頻電流相當於短路直通），因此變壓器能夠消除高頻干擾也就不成為可能了。
3） 變壓器能增強過載短路保護能力，隔離安全負載
由於其自身的特性，隔離變壓器是ups中工作最為穩定的器件。ups在正常工作過程中，如果遇到大的短路電流，變壓器會產生反向電動勢，延緩短路電流對負載以及逆變器的衝擊破壞，達到保護負載與ups主機的作用。
ups是電壓源，電壓源的基本功能是輸出電壓動態效能要好，即無論負載在允許範圍內如何變化，電壓總是穩定的。根本不允許變壓器對負載用電要求進行什麼「抵抗」或「緩衝」。若負載正常上公升而變壓器卻要延緩甚至阻止電流上公升，那麼必然負載端電壓就必然降低，試問這樣的ups誰敢用，誰能用？！
4） 變壓器「通交流阻直流」，ups故障時能保護負載
現代的ups電源，ac/dc變換部分採用高頻設計化，提高了ups的輸入功率因數（0.98以上）及輸入電壓範圍，dc/ac逆變部分高頻化減少了輸出濾波電感的體積，功率密度大。由於無輸出隔離變壓器，一旦逆變器橋臂的igbt被擊穿短路，bus母線高直流電壓將加到負載上，將危及負載的安全。
輸出隔離變壓器具有「通交流阻直流」的能力，可以解決此類問題，在ups發生故障時能夠使負載安全執行。
先分析工頻機的情況：
全橋逆變器ups輸出變壓器原理圖
輸出變壓器能夠在逆變器功率管損壞時隔斷直流電流到負載的通路嗎？對此說法不妨做乙個**，看一看變壓器是否有隔直流的功能。上圖示出了一般變壓器的工作情況。
首先變壓器是變換交流電的，如圖中的正弦波。假如不用來變換交流電而是施加直流，將圖中電池組開關s閉合，由於變壓器繞組內阻相當小（近似於短路）就會在電池組和變壓器初級繞組之間形成相當大的電流，一直到將電池組或導線或繞組燒斷為止。換言之，這種電源變壓器不能加直流，如直接加上直流就會引**災。
下面就來討論逆變器功率管損壞情況。逆變器功率管的損壞有兩種情況：斷開或短路。
下圖示出了ups全橋逆變器乙個功率管（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乙個方向的，就是說只能輸出乙個極性的半波，如圖中所示。乙個極性就意味著含直流成分，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，就類似於繞組短路，形成很大的電流，以致將變壓器和電池這個迴路燒斷為結束。
這個直流電流倒是沒有進到負載端，但ups本身燒了。
全橋逆變器ups乙個功率管開路情況原理圖
再看逆變器一支功率管（比如vt2）短路的情況。只要vt4一導通就形成對前面直流電壓的短路狀態，如下圖所示。強大的電流可將vt4瞬間炸毀，如果不是炸斷就更危險，它可能會將電池組燒毀。
某市電力大樓就因此，不但燒毀大量電池引發大樓火災，還因大樓滅火毀壞了數千萬負載裝置，重要資料蕩然無存！在這種情況下也是隔斷了直流，同樣是把自己給燒毀了。
以上兩種情況都是用燒毀ups本身的代價而希望保護it裝置，最後卻造成無法挽回的損失。這對使用者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裝置都會使系統崩潰而無法繼續工作。
全橋逆變器ups乙個功率管穿通情況原理圖
如果ups供電裝置在逆變器功率管損壞的情況下不但保護了it裝置，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，這才是使用者真正需要的。
2、工頻機和高頻機的效能對比
首先，在可靠性方面，「工頻機」要優於「高頻機」。工頻機採用可控矽scr整流器，該技術經過半個多世紀的發展和革新，已經非常成熟，其抗電流衝擊能力非常強。
眾所周知，早期ups採用scr作為逆變器功率器件，而現代ups的逆變器無一例外地公升級採用igbt功率器件，這無疑是ups技術的一大飛躍，從未有人質疑igbt的可靠性，事實也證明採用igbt以後，ups的效能、可靠性均得到了質的提公升。
其實，igbt與scr的工作方式完全不同，scr是可控的整流元件，導通後工作於線性區，發熱量很大；而igbt採用pwm脈寬調變控制通斷，工作於開關狀態，發熱量與scr相比可以忽略。igbt不但擁有scr無法達到的耐壓性能，也同樣有極強的過電流能力，若廠商的技術優秀，能夠使正常工作igbt器件溫公升低於10攝氏度，而igbt的容許工作溫度能夠達到近200攝氏度，這樣事實上也就為過載留出極大的空間。
由於scr屬於半控器件，因此比較安全。
實際情況是，scr是半控器件，給予門極導通電壓後，即使撤銷門極電壓，也無法自行關斷，必需等待過零點才會關斷，存在失控短路風險。正因此風險的存在，所以scr的控制以及保護電路異常嚴格、複雜。就scr整流技術而言，不但可靠性不如igbt整流技術，而且產生了諧波含量高、輸入功因低等問題，需要做二次處理，不但增加裝置複雜程度、故障節點也成倍增加——比如12脈衝整流技術，就不可避免地存在移相變壓器、整流器的元器件成倍增加、兩個6脈衝scr整流器均流控制等問題，而原本為降低輸入諧波的濾波裝置，由於引數按照滿載設計，而實際執行的負載率是無法統一的，使得濾波器無法有效發揮應有的濾波作用。
基本上沒有乙個現場能夠真正達到理論設計和宣傳的濾波效果。
工頻電爐和中頻電爐的區別
4 起動操作方便。由於中頻電流的集膚效應遠大於工頻電流流，因此中頻感應爐在起動時，對爐料沒有特殊要求，裝料後即可迅速加熱公升溫 而工頻感應爐則要求有專門製作的開爐料塊 與坩堝尺寸近似，約以坩堝高度一半的鑄鋼或鑄鐵塊 才能啟動加熱，而且公升溫速度很慢。閱此，在週期作業的條件下大多使用中頻感應爐。起動方...
說出你的創業理念優於保密
平凡的企業家 isaboss 一位朋友把他正執行的商業計畫告訴了我，同時表示自己正做乙個 秘密模式 並不會把商業理念告訴其他人，所以也不怕被人抄襲。此前我也贊同將商業理念保密的做法，直到一名大學摯友懇請我把有關tribes fashion的一切告訴大家。這次交談後，我很快意識到他是對的，將自己的想法...
接地裝置工頻特性引數的測量導則
中華人民共和國電力行業標準 接地裝置工頻特性引數的測量導則 dl475 92 中華人民共和國能源部1992 11 03批准 1993 04 01實施 1主題內容與適用範圍 本導則規定了接地裝置工頻特性引數的測量方法以及減小或消除某些因素對測量結果影響的方法。本導則適用於發電廠 變電所和桿塔等接地裝置...