高频机型UPS的几个“致命弱点”论值得商榷

图5 新高频机结构UPS的主电路原理图

（三）“高频机型UPS零地电压偏高”

1. “零地电压”偏高的机制

某处说“零地电压偏高”也是个“致命弱点”，这种观点也值得商榷。据说：来自IGBT脉宽调制整流器和逆变器的高频PWM型的干扰电压以幅度值较高的“零地电压”形式通过零线被直接反馈到UPS输入供电系统和输出供电系统的零线上，从而危害用电设备的安全运行”。在这里应该说明的是，工频机型和高频机型UPS的IGBT逆变器是一样的器件、一样的频率，一样的工作原理，所以“干扰”也应该是一样的。而整流器则不然，可控硅整流器的干扰远比IGBT整流器大得多，即使是12脉冲整流加11次谐波滤波器（增加了相当大的重量、体积和造价）一般也不能完全达到达到IGBT的指标。按照此处的说法，高频机的两项干扰就能直接加到UPS输入供电系统和输出供电系统的零线上，从而危害用电设备的安全运行；干扰更大的工频机型UPS这两项就加不到这些地方？实在令人匪夷所思。至于零地电压是如何能加到用电设备上，后面有专门的讨论。的确高频机型UPS零地电压和工频机型UPS相比因无输出隔离变压器的次级接地环节，有时是“偏高”了一点。这是由于在单电源结构中电路结构多了一只管子的压降，如图6（a）所示。图中给出了高次谐波滤波电流路径。由于逆变器的工作方式是脉宽调制（PWM），就是说正弦波电压被“高频”调制成宽度不等的方波形式输出，但由于负载端需要的是正弦波电压，所以在到达负载之前，PWM波必须经滤波器解调，将PWM方波中的高频成分滤掉而只保留正弦波成分。于是这部分高次谐波成分就会经滤波器被送回电源负端。在这里仅以UC为例看高次谐波电流路径：

GB+-->VT1-->低通滤波器LC-->到达零线-->VT8-->GB-

从这里可以看出，由于零线经过了一只VT7或VT8位置的IGBT管，所以使零线上多了一个管子压降环节，增高了零地电压。在双直流电源UPS情况下，零线上没有了VT7和VT8

图6 两种结构UPS高次谐波滤波电流路径

这个环节。但一般电池到机器之间都有一段距离，这就加长了零线的长度，也会使零线上的压降有所增加。尽管如此，现代技术都会将两种高频机结构UPS的零地电压做到1V以下。

对于工频机结构UPS而言，由于有了输出变压器，就使得零线压降的减小有了可能。如图6（b）所示，工频机结构UPS高次谐波滤波电流路径就短得多，因为这里高次谐波电流的回程路径就在变压器附近及内部。