【技術文章】隔離變壓器的性能及其在UPS供電系統中的作用
發布時間：2020-12-07
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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供電系統中，隔離變壓器是一個主要部件。視UPS電路結構的不同和供電系統環境的差別，隔離變壓器的功能和設置方法也不盡相同，所以并不能一概而論地在UPS供電系統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供電系統中的功能在UPS供電系統中之所以耍配置隔離變壓器，有些是皿S設備本身要求的，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供電質量而設置的;還有的是為了電網與負載設備要求的電壓置式之間的匹配而設置的。(1)UPS輸入12相整流必須配置隔離變壓器當UPS是傳統雙變換在線式時，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，輸入功率因數在0.8左右，輸入諧波成分在30以上，對電網形成嚴重的污染，降低電網能量的利用率，同時要求增大系統配置的功率容量和設備成本。為了改善傳統雙變換UPS對電網污染的問題，很早采用的電路措施是改6脈沖整流為12脈沖整流，由于脈沖個數增加一倍，同時在輸入端增加相應的濾波器后，可有利地將其輸入功率因數提高到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，該變壓器在傳統雙變換UpS電路結構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，保證在電網電壓下限和輸出滿負荷的情況下，UPS能輸出穩定的380V/220V額定電壓；二是為傳統雙變換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雙變換UPS電路結構的必備的組成部分。(3)配電系統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，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。如果系統中存在一定數量的單相負荷，就難以實現三相負荷平衡，零線上的不平衡電流。上線路中存在著開關電源或整流器產生的高次諧波(主要是三的整數倍次)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，極不穩定，造成零點接地電位不穩定漂移，不但使設備外殼帶電，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備受到噪聲電壓的千擾，工作不穩定。在三相供電接地系統中，如果供電系統所在地距離變壓器中線接地點較遠，可在系統所在地重復接地，形成一個新的TN-S供電系統。在計算機機房供電系統中，當由于系統內部某些設備的工作狀態而產生零一地電位差時，通常不允許采用重復接地的辦法加以解決。如果在關鍵的設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，其結果是在電力配電進線點(輸入配電柜)到重復接地點之間，形成零線與地線并聯，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，加大接地系統形成的干擾，特別是加大了同一供電系統中的各個屯子設備之間的相互干擾，造成整個系統各用電設備工作都不穩定。在三相五線供電系統中，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的質量，設想如果系統中零線導體的截面足夠大，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中形成的零一地電位差就會大大減小。所以一些電子設備廠商就以零一地電位差做為衡量配電和接地系統的標準。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。解決供電系統零一地電位差更有利的辦法是在關鍵的電子設備前加隔離變壓器。此隔離變壓器可以是為此設備供電的電源設備的一部分，可以是被供電設備的一部分，即帶變壓器輸入的電子設備，也可以在被供電設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質量產生影響。
