ups系统中隔离变压器的功能
UPS的内部接线及工作原理
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①在市电供电时，输入电压只是幅度有所改善，而输入的失真 、干扰等传递给了输出；
②动态性能不好，在输入电压或负载电流突变时，输出电压突 变较大，恢复到新稳态所需时间长；
，小于微型计算机允许的中断值lO ms。 ③处于市电供电状态时，由于市电是直接通过抗干扰滤波器对 负载供电的，因此噪声较小；处于逆变器工作状态时，由于脉
宽调制频率为8kHz，因此噪声偏大，一般在55dB 左右。 ④市电或逆变器供电时均采用同一电源变压器，其交流输出端
的相线与零线的位置是固定的。
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2014年6月16日
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第一部分： 概述
1.1 定义
UPS（Uninterruptible Power ），即不间断电源，是将蓄电池与 主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系 统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子 设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市 电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器， 同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立 即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应 220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。 UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
不间断电源装置(UPS)的接地
不间断电源装置（UPS）的接地作者：王彦雄来源：《中国科技博览》2014年第19期[摘要]本文阐述了国家规范对UPS接地的要求，并提出了为满足这些要求而采取的措施。
[关键词]UPS接地 TN-C系统 TN-S系统隔离变压器中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0110-01不间断电源装置（UPS）的主要功能是保证对负载不间断地提供交流电源，UPS对市电电源而言是一个负载，对其所连接的负载而言是一个交流电源。
作为电源其接地系统是非常重要的，UPS接地系统主要有两个作用：一是保护设备和人身安全；二是抑制外部的干扰和防止对外干扰。
1 国家规范对UPS接地的要求国家规范《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002第9.1.4条规定：“不间断电源输出端的中性线（N极），必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地”。
行业标准《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第22.8.9条规定：“UPS不间断电源装置输出端的中性导体应重复接地”。
规范要求UPS输出端的中性导体应重复接地，主要是为了降低零地电压、抑制共模电压干扰。
但UPS输出端的中性导体是否可以做重复接地要根据其低压供电电源的接地型式综合考虑。
2 低压供电电源为TN-C系统时UPS的接地如图一所示，当UPS低压供电电源的接地型式为TN-C系统时，可以将UPS输出端的PEN线做重复接地，形成TN-C-S系统。
3 低压供电电源为TN-S系统时UPS的接地根据国家规范《建筑物电气装置第5-54部分：电气设备的选择和安装接地配置、保护导体和保护联结导体》GB16895.3-2004第543.4.3条规定：“如果从装置的任一点起，中性导体和保护导体分别采用单独的导体，则不允许将该中性导体再连接到装置的任何其他的接地部分（例如，由PEN导体分接出的保护导体）”，而行业标准《交流电气装置的接地》DL/T621-1997第8.4.3条也有相同规定。
零地电压的防护
零地电压的防护目前在移动通信机房使用交流供电的计算机（包括路由器等，下同）逐渐增多，为确保计算机的正常运行，厂商对供电环境提出了零地电压的指标。
如何解决机房零地电压的问题，未见现成的规范和成熟的经验，它与机房的接地有关，但又不能尽通过接地系统能完全解决零地电压问题，为此，依据有关资料编写了本附录，供处理零地电压参考。
一、计算机对零地电压要求为确保计算机的正常运行，计算机厂商对零地电压提出了苛刻的要求，不同厂商对不同的设备所提的指标也不完全相同。
如：2005年“IBM机房条件”规定：零地之间电压小于IV；2003年HP公司在“小型机机房接地要求”规定：在电源输出座所测零线和地线间电压必须小于IV；2007年HP公司在“惠普企业级计算系统场地准备手册”对HP9000、HPIntegrity、Alpha主机和存储设备机房的电源建议值：零地电压小于相电压的1%,也即零地电压小于2.2V。
但是从实际情况看，零地电压超过厂商建议的要求，计算机仍能正常工作的情况也有所闻。
比如，某个由160〜240kVAUPS供电的几个IDC中心，零地电压已达到4.5V，在近三年的工作中并未因此而影响工作。
更有甚者，由20kVAUPS供电的某证券公司计算中心，在机器正常运行了三年以后，在一个偶然的机会才测到零地电压竟然高达10V。
二、零地电压的由来目前我国主要采用三相四线制或者三相五线制配电系统，在这样的系统中，零线和保护地除在电力变压器中点共同接大地外，在机房中两线间没有任何电气连接。
因此，零地电压是零线电流在零线阻抗上产生的压降。
影响计算机正常工作的零地电压成分包括交流电源的基波、谐波及各种高频成分。
因此，分析零地电压必须分析零线上基波、谐波及各种高频成分电流的由来。
零线上的基波电流，即工频电流是由于三相供电负载不平衡造成的，而谐波（包括各高次谐波）电流是因非线性负载造成的，零线上的高频成分是由高频电子电路产生的，如高频滤波电路等。
UPS专用稳压隔离旁路基本参数功能
UPS专用隔离稳压旁路柜（简称旁路柜）产品概述：UPS专用隔离稳压旁路柜（简称旁路柜）是一种用于电力、石化、工矿企业的工业UPS不间断电源的配套保护设备。
由稳压和隔离、旁路部分组成，具备输入隔离、输出自动稳压、旁路维护、缺相、过载、过压、短路、延时输出等保护功能。
同时也可以广泛使用在大型设备的旁路供电系统。
由于UPS本身故障或者负载过载，UPS将会切换到旁路。
但因市电电网不稳定因素，会出现电压下陷或过高、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源尖峰、三相电不平衡、交换瞬变及谐波失真等问题。
会对后端设备可能造成严重危害，甚至无法工作。
此时，UPS 旁路隔离稳压柜可以解决上述的问题。
旁路柜由隔离变压器、补偿变压器、调压变压器、传动机构、电刷接触系统、控制系统、旁路维护系统、直流逆止二极管（可选）、变送器（可选）等组成一个完整的备用市电旁路系统。
技术参数Ø 容量范围：10KV A～400KV AØ 输入电压：380V±15%（三相）380V±15%（两相）Ø 输出电压：380V±15%（三相）220V±1%（单相）Ø 稳压精度：出厂设定1%(1%～5%可调)Ø 频率：50Hz/60Hz±5%Ø 附加波形失真：≤1%（线性负载）Ø 效率：100KV A以下≥96%，100KV A以上≥98%（整机输出）Ø 功率因数：0.95～1（整机输出）Ø 反应时间：≤100msØ 调节速度：≥25V/SØ 调压方式：无级调压，平稳输出Ø 输出要求：连续输出，无任何中断时间Ø 带载性能：可满负荷正常工作,超过额定输出电流150%时10秒Ø 输入输出隔离性能：初级次级耐压测试3000V AC/60S无击穿，无飞弧击穿Ø 整机绝缘性能：输入输出端子对地（GND）500V时＞150MΩØ 噪音：≤45dB壹米处Ø 绝缘等级：整机B级(隔离变压器F级或定制)Ø 抗电强度：稳压部分对地2000V AC/60S，无飞弧击穿，隔离变压器部分对地3500V AC/60S，无飞弧击穿。
火力发电厂UPS系统
火力发电厂UPS系统一、概述发电厂的交流不停电电源UPS [Uninterruptable Power System（or Supply）]一般采用单相或三相正弦波输出，为机组的计算机控制系统，数据采集系统，重要机、电、炉保护系统，测量仪表及重要电磁阀等负荷提供与系统隔离防止干扰的、可靠的不停电交流电源。
交流不停电电源UPS应满足如下条件：（1）在机组正常和事故状态下，均能提供电压和频率稳定的正弦波电源。
（2）能起电隔离作用，防止强电对测量、控制装置，特别是晶体管回路的干扰。
（3）全厂停电后，在机组停机过程中保证对重要设备不间断供电。
（4）有足够容量和过载能力，在承受所接负荷的冲击电流和切除出线故障时，对本装置无不利影响。
电子计算机和晶体管控制设备对电源质量和供电连续性要求都很高。
以标准计算机为例，电源输出电压幅值稳定范围为±2%，频率稳定度范围为±0.5%，谐波失真度≤5%。
本厂采用的交流不停电电源装置（UPS）是由郑州柏特电力设备有限公司成套提供，主机为德国北宁公司原厂生产的ENERTRONIC I 3/1–80KVA型工业交流不停电电源装置。
系统包括两台主机柜、一台旁路系统柜、一台馈线柜。
每台机组设一套交流不停电电源装置（UPS），每套UPS装置均由两台80KVA UPS主机并联冗余组成，每台UPS主机中设有并机电路，保证正常运行时二台UPS 同频率、同相位、均分负荷，且跟踪旁路，并能保证UPS故障时的正确切换。
两台UPS设置一公共旁路。
系统包括整流器、逆变器、静态开关、手动旁路开关、交流配电屏、隔离变、旁路稳压器等。
#1（#2）机UPS系统两台主机柜正常用交流电源分别取自380V保安PCⅠA （ⅡA）段和380V保安PCⅠB（ⅡB）段，旁路交流电源取自380V保安PCⅠB（ⅡB）段，直流电源均取自本机组主厂房内220V 直流配电盘，作为正常交流电源失去时的备用电源。
手动旁路开关用来手动切换到旁路交流电源供电，手动旁路开关是先通后断结构，可在不中断UPS负载电源的前提下检修UPS。
变压器在UPS电源系统中的作用
变压器在UPS电源系统中的作用输入与输出之间提供电隔离。
这是错误的。
早期UPS系统中采用部变压器的真正原因在于UPS设计中所采用的功率逆变器技术使之成为必然的需要。
最初的UPS产品在40多年前开发，采用一种以地为基准的蓄电池系统。
接地的电路和蓄电池配置要求这些系统具备两个变压器，以便与主回路隔离：一个位于输入整流器上，另一个位于输出逆变器。
此后对这些设计的改进是将蓄电池母线移至零线导线或使之电气上悬浮，去掉了其中一个变压器（通常是去除整流器变压器）。
借助于近15年出现的高压、高速功率半导体技术，最新的UPS设计采用的是将输入和输出变压器均撤销的全新设计。
在有些数据中心电源系统设计中，UPS无需配用任何变压器；但在很多情况下必须或建议将变压器与UPS组合安装。
本文将介绍，对一套UPS系统有92种不同的变压器可能组合可供使用，而可与并联式或其它冗余配置配合使用的组合则更多。
如果不能理解各种不同备选方案之间的重要差异，则无法研究变压器在UPS系统中的使用。
UPS系统的配置按照是否存在静态旁路及其连接方式分为三个基本类别。
这三个类别通常称为单输入、双输入和无旁路单输入。
它们在图1中示意性示出。
在单输入配置中，由一条输入连接对在UPS上连接在一起的旁路和UPS模块同时供电。
这是最常见的安排方式，也是许多小型UPS 系统中支持的唯一的安排方式。
此类安排见于大多数较小型的数据中心设施以及许多大型数据中心设施。
此类系统的主要好处是安装简单、成本低，且许多与电流循环和接地相关的复杂因素均不存在。
此类系统的缺点是，实际的输入供电系统无法在不对关键负载断电的条件下被隔离以进行维护，尽管部分不利因素可以通过输入上的环绕式断路器加以克服。
当旁路由不同于对UPS整流器输入供电的输入的另一条输入供电时，需要采用双输入配置。
输入的差异可小（例如，由同一面板上的不同断路器供电）可大（例如，它们来自接地系统不同甚至电压都不同的完全独立的电源）。
UPS的工作模式
UPS的工作模式银行证券、通信、工业自动化生产线、办公自动化、医疗、甚至物业管理的需要，特别是随着Internet高速发展和信息化、网络化建设步伐的加快，数据安全成为各行业普遍关注的问题，作为计算机和网络等保护神的UPS（Uninterruptible Power System）不间断电源的需求量日益增加。
UPS保护计算机等设备不受损坏，更重要是保证数据不丢失。
尽管UPS的整体技术性能得到了长足发展，但由于价格因数及不同等级网络的需求不一样，致使当前中国市场上的UPS品牌多达几十种，每个品牌的商家都通过各种媒体广告来宣传自己的UPS的优点。
本文根据UPS的电路拓扑，来客观地分析各种UPS的技术性能。
根据UPS的电路拓扑和工作原理，UPS有多种形式，可大致分为三类：后备式、在线互动式、双变换式。
设计者根据成本、要达到的性能指标、应用场合决定采用何种方式。
一、后备式UPS后备式UPS，又称离线式（off line）,新标准IEC62040-3规定为被动后备式（passive standby）。
具有Back 或Back up、Standy by等字眼的一般均为后备式UPS。
后备机的容量一般在2KVA以下。
后备式UPS运行原理：市电正常时，它向负载提供的电源是对市电电压稍加稳压处理的"低质量"正弦波电源，逆变器不工作，蓄电池由独立的充电器充电。
当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电池逆变供电。
见图1。
图1 后备式UPS框图若对市电进行了调压AVR（自动电压调节,一般只是变压器简单抽头调压），则负载获得的电压是由市电进行了一定范围的稳压，厂商称为back-AVR UPS。
根据逆变器的输出波形不同，后备式又分为正弦波输出UPS和方波输出UPS。
方波UPS 不能带日光灯、磁带机等感性负载，感性负载会导致方波的上升沿或下降沿尖峰干扰的峰值急剧增大，容易损坏UPS或负载。
但因方波后备式UPS的价格便宜而被广大非重要负载等终端设备及家庭使用。
用隔离变压器降低UPS输出零地电压的方法
用隔离变压器降低UPS输出零地电压的方法摘要：为了使负载能够正常的通电工作，我们可以采取降低所输出的零电压的方法。
具体做法是把总的隔离变压器增加在UPS的后端，将隔离变压器的输入端和输出端之间进行电气连接，将变压器的副边进行零地短接，这是一种降低零电压很有效的方法。
关键词：隔离变压器；UPS；零地电压1、引言用户在使用安装一些负载时，比如HP小型机或IBM服务器等一些负载，用户一般对UPS输出的零地电压有比较高的要求，通常情况下要求输出的零地电压要小于1V。
但在实际工作中，在安装或者调试时发现一个问题，就是在UPS未开机时，输出的零地电压还能达到要求，但是在开机运行时，就出现了零地电压超出所要求的范围。
本文就这个问题分析了用隔离变压来降低UPS输出零地电压的方法。
2、零地电压产生的机理分析在导线之间存在着一定的耦合电容和电感，在零线和地线的地方，高次谐波将会产生一定的高频电流，这样的情况下也有可能将零地电压升高。
在SPWM调制脉冲的正调控下，正SPWM交变电流在调制频率为15-20kHz的条件下将会形成高频交变电流通道，此通道将会沿着电解电容C3的正极到S3功率管，然后通过高频滤波电感L1到高频滤波的电容C1，然后到UPS内部零线，最终到达电解电容C3形成一条负极高频交变电流的通道。
与以上情况类似，当负SPWM交变电流在调制频率为15-20kHz的条件下将会形成负极高频交变电流通道，此通道将会沿着电解电容C4的正极到UPS内部零线，S3功率管，然后通过S4功率管到高频滤波的电感L1，最终到达电解电容C4负极形成一条负极高频交变电流的通道。
在这种高频交变电流作用的情况下，在UPS的输出端会输出零线对地线电位输出波形，这种波形是一种带高频尖峰干扰型并且幅度偏大的零线对地线输出的波形，这种波形就是我们讨论的零地电压。
3、零地电压解决方法通过以上对零地电压的分析，我们可以从产生零地电压的原理出发，找到解决零地电压的方法。
UPS输出隔离变压器的作用
UPS输出隔离变压器的作用变压器其特性就是电感的特性电感其中的一个特性是电流和磁场必需同时存在。
电流要消失，磁场会消失；磁场要消失，电流会消失；磁场南北极变化，电流正负极也会变化。
电感内部的电流和磁场一直在“打内战”，电流想变化，磁场偏不让变化；磁场想变化，电流偏不让变化。
但，由于外界原因，电流和磁场都可能一定要发生变化。
给电感线圈加上电压，电流想从零变大，可是磁场会反对，因此电流只好慢慢的变大；给电感去掉电压，电流想从大变成零，可是磁场又要反对，可是电流回路都没啦，电流已经被强迫为零，磁场就会发怒，立即在电感两端产生很高的电压，企图产生电流并维持电流不变。
这个电压很高很高，甚至会损坏电子元件，这就是线圈的自感现象。
正是利用了电感的这个特性让输出端得到稳定的输出波形隔离变压器隔离变压器属于安全电源，一般用来机器维修保养用起保护、防雷、滤波作用。
隔离变压器原理隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的，都是利用电磁感应原理。
隔离变压器一般是指1：1的变压器。
由于次级不和地相连。
次级任一根线与地之间没有电位差。
使用安全。
隔离变压器原理隔离变压器价格一般变压器原、副绕组之间虽也有隔离电路的作用，但在频率较高的情况下，两绕组之间的电容仍会使两侧电路之间出现静电干扰。
为避免这种干扰，隔离变压器的原、副绕组一般分置于不同的心柱上，以减小两者之间的电容；也有采用原、副绕组同心放置的，但在绕组之间加置静电屏蔽，以获得高的抗干扰特性。
隔离变压器是利用电磁感应原理，对配电或信号进行电气隔离的装置。
隔离变压器在UPS 电源中通常被设计在逆变器的输出端，可以起到增加UPS性能改良负载端的供电质量的作用。
通常，UPS的输出隔离变器有以下四大优点：1）滤除负载端谐波，提高供电质量隔离变压器本身具有电感特性，输出隔离变压器可以滤除负载端由的大量的低次谐波、减少高频干扰，并可以使高次谐波大幅度衰减。
采用电源隔离变压器，可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰，消除干扰，提高设备的电磁兼容性。
UPS
三、UPS系统运行方式
2、小旁路供电方式
➢正常运行时，手动旁路切换开关Q050在“自动”位，旁路输入回路开关Q01、Q02、Q03（ 调压变运行位）、Q04开关投入。 ➢在逆变器输出的暂态响应时间超出了要求的调节范围，或当逆变器输出电压降低，或当 输出频率变化超出规定的范围时，如果旁路交流电源的变化在所规定的范围内，静态转 换开关A035自动高速地将配电柜负载切换到旁路交流电源---即小旁路供电方式。从逆变 器输出电流消失到切换到旁路电源，总的切换时间不大于4ms，当电源切至旁路时经延时 发信号。 ➢当UPS工作电源、直流电源异常保护延时动作需退出运行时,如旁路电源停电或电压超出 范围,UPS系统将会自动停机。 ➢当逆变器恢复正常运行时，静态切换开关能经适当延时自动将负荷切至逆变器输出。
当逆变器输出发生过电流，过电流倍数为额定电流的120％时自动切换至旁路电源供电。 当直流输入电压小于176V时逆变器自动停止工作，并自动切换至旁路电源供电，防止逆 变器在低压情况下运行而发生损坏。
UPS各组成元件作用
（3）旁路变压器
旁路变压器由隔离变压器（T01）和调压变压器（T02）串联组成。隔离变压器输入侧 设±5％的抽头。隔离变压器的作用是防止外部高次谐波进入UPS系统。调压变压器的作 用是把保安段来的交流电压自动调整在规定范围内。
UPS各组成元件作用
（5）手动旁路切换开关Q050
手动旁路开关有3个位置，即AUTO、TEST和BYPASS。 1）“AUTO”位置。负载由逆变器供电，静态开关随时可以自动切换，为正常工作状态。 2）“TEST”位置。负载由手动旁路供电。静态开关和负载母线隔离，但和旁路电源接 通，逆变器同步信号接入。可对UPS进行在线检测或进行自动切换试验。旁路开关的TEST 位置有以下两个功能：①当从旁路切换回主回路时，为防止主回路与旁路电源不同步， 可先将手动旁路切到“TEST”位置，可检测出主回路与旁路的电源是否同步，若同步， 则可切到“AUTO”位置，若不同步则不切换；②当手动旁路开关在“TEST”位置时，可 直接关闭UPS主机，对主机进行检修等操作，并不影响负载的不间断供电。 3）“BYPASS”位置。负载由手动旁路供电。静态切换开关和负载母线隔离，静态切换 开关和旁路电源隔离，逆变器同步信号切断。可对UPS进行检测或停电维护。
电气试题
1.运行中的变压器如何根据发出的声音判断运行情况？答：正常运行的变压器，发出的是均匀的"嗡嗡"声，当有其他杂音时，就应认真查找原因。
（1）仍是"嗡嗡"声，但比原来大，无杂音。
也可能随着负荷的急剧变化，呈现"割割割"的间歇响声，这时变压器指示仪表的指针同时晃动，较易辨别。
这种声音可能是过电压，如中性点不接地系统单相接地、铁磁谐振等或过电流（如过负荷、大动力负荷启动、穿越性短路等）引起的。
（2）"叮叮当当"的金属撞击声，但仪表指示、油位和油温均正常。
这种声音可能是夹紧铁芯的螺钉松动或内部有些零碎件松动引起的。
（3）连续较长时间的"沙沙沙"声，变压器各部无异常，指示仪表指示正常。
这种声音可能是变压器外部部件振动引起的，可寻找声源，在最响的一侧用手或木棒按住再听声音有无变化。
（4）套管处出现"嘶嘶"、"嗤嗤"响声，夜间可见蓝色小火花。
可能是空气湿度大，例如大雾天、雪天造成套管处电晕放电或辉光放电。
（5）放电的噼啪声。
变压器内部出现这种声音应引起重视。
可能是变压器内部绝缘有局部放电或铁芯接地片断开。
（6）"咕嘟咕嘟"象水开了似的响声。
变压器内部出现这种声音应特别重视。
可能是绕组匝间短路、引线接触不良或分接开关接触不良所引起。
2.为什么变压器铁芯及其他所有金属构件要可靠接地？为什么铁芯只允许一点接地？答：变压器在试验或运行中，由于静电感应，铁芯和接地金属件会产生悬浮电位。
由于在电场中所处的位臵不同，产生的电位也不同。
当金属件之间或金属件对其他部件的电位差超过其间的绝缘强度时，就会放电。
因此，金属件及铁芯要可靠接地。
铁芯如果有两点或两点以上接地，各接地点之间会形成闭合回路，当交变磁通穿过此闭合回路时，会产生循环电流，使铁芯局部过热，损耗增加，甚至烧断接地片使铁芯产生悬浮电位。
UPS电源输出端增加隔离变压器 Microsoft Word 文档
UPS电源输出端增加隔离变压器作用及UPS电源主机增加隔离变压器后的变化UPS电源输出端增加隔离变压器作用隔离变压器是利用电磁感应原理，对配电或信号进行电气隔离的装置。
隔离变压器在UPS电源中通常被设计在逆变器的输出端，可以起到增加UPS性能改良负载端供电质量的作用。
通常UPS的输出隔离变压器有以下4大优点：(1)降低零地电压，优化UPS末端供电网络UPS的逆变输出装隔离变压器可以隔离输入和输出之间的电气连接，从而有效降低输出的零地电压。
由于隔离变压器的副边绕组采用Y型接法，中性点接地后产生新的零线，从而达到降低零地电压的目的。
事实上，HP，IBM，SUN的小型机因为要保证精密的计算能力和高可靠的数据处理传输能力，都会对零地电压有极高的要求，加装隔离变压器可以彻底解决因为零地电压偏高技术人员无法调试的问题。
(2)滤除负载端谐波，提高供电质量隔离变压器本身具有电感特性，输出隔离变压器可以滤除负载端由的大量低次谐波、减少高频干扰，并可以使高次谐波大幅度衰减。
采用电源隔离变压器，可以有效抑制窜入交流电源中的噪声干扰，消除干扰，提高设备的电磁兼容性。
(3)增强过载短路保护能力，隔离安全负载由于其自身的特性，隔离变压器是UPS中工作最为稳定的器件。
UPS在正常工作过程中，如果遇到大的短路电流，变压器会产生反向电动势，延缓短路电流对负载以及逆变器的冲击破坏，达到保护负载与UPS主机的作用。
(4)“通交流阻直流”，UPS故障时保护负载现在的UPS电源，AC/DC变换部分采用高频设计化，提高了UPS 的输入功率因数(0.98以上)及输入电压范围，DC/AC逆变部分高频化减少了输出滤波电感的体积，功率密度大。
由于无输出隔离变压器，一旦逆变器桥臂的IGBT被击穿短路，BUS母线高直流电压将加到负载上，将危及负载的安全。
输出隔离变压器具有“通交流阻直流”的能力，可以解决此类问题，保障了UPS发生故障时负载能够安全运行。
ups输入隔离变压器容量计算
ups输入隔离变压器容量计算首先呢，咱们得搞明白为啥要用这个隔离变压器。
打个比方啊，它就像是一道坚固的防火墙，把ups系统和外面的电网隔离开来。
这样呢，就能防止电网那边的一些乱七八糟的干扰啊、浪涌啊啥的，跑到ups系统里捣乱，保证咱们的设备能稳稳当当、安安全全地运行。
那说到计算它的容量，这就有讲究啦。
一般来说啊，咱们得先看看ups系统本身的功率。
就好比你要装多少东西，得先知道你这个容器大概能装多少对吧？ups系统的功率就像是这个容器的大小，它决定了咱们隔离变压器容量的一个基本范围。
比如说，你的ups系统额定功率是100千瓦，那这个隔离变压器的容量可不能太小，不然就像小马拉大车，拉不动啊！通常呢，咱们会根据一个系数来确定隔离变压器的容量。
这个系数啊，就像是一个调整的小魔法棒，得考虑好多因素。
像负载的性质就是一个很重要的因素。
如果你的负载都是一些比较平稳的设备，比如说一些电脑啊、服务器啊，它们的功率变化不大，那这个系数可能就可以稍微小一点。
但要是你的负载里有一些大功率的电机啊，启动的时候电流会突然变得很大，那这个系数就得适当放大点儿啦，不然变压器可能会受不了，就像人突然扛了个特别重的东西，容易累趴下。
还有啊，电网的质量也得考虑进去。
要是电网的电压波动比较大，老是忽高忽低的，那隔离变压器就得更给力一些，容量也得相应地大一点，这样才能更好地应对这些变化，保证ups系统能一直稳稳地工作。
计算的时候啊，还有一个容易被忽略的点，就是未来的扩展性。
你想想，咱们的设备可能会越来越多，功率需求也会越来越大。
就像家里的电器，一开始可能就一台电视、一个冰箱，后来又添了空调、洗衣机啥的。
所以啊，在计算隔离变压器容量的时候，得给未来留点儿余地，别到时候又得重新换变压器，那可就麻烦啦。
具体的计算方法呢，一般是用ups系统的额定功率乘以一个合适的系数。
这个系数根据不同的情况会有所不同，比如说在负载比较平稳、电网质量也不错的情况下，系数可能取1.2左右；要是负载变化大、电网又不太稳定，那系数可能就得取到1.5甚至更高啦。
UPS电源的基本知识
UPS电源的基本知识一、为什么要用UPS有一个常见的错误概念，认为我们使用的市电，除了偶尔发生的断电事故，是连续而且恒定的，其实不然。
市电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各种各样的负载，其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供电品质，造成市电电压波形畸变或频率漂移。
另外意外的自然和人为事故，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正常工作。
根据电力专家的测试，电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种：1、电涌（power surges）：指输出电压有效值高于额定值110%，而且持续时间达一个或数个周期。
电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。
2、高压尖脉冲（high voltage spikes）：指峰值达6000v，持续时间从万分之一秒至二分之一周期（10ms）的电压。
这主要由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。
3、暂态过电压（switching transients）：指峰值电压高达 20000V，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。
其主要原因及可能造成的破坏类似于高压尖脉冲，只是在解决方法上会有区别。
4、电压下陷（power sags）：指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态，并且持续时间达一个到数个周期。
大型设备开机，大型电动机启动，或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。
5、电线噪声（electrical line noise）：系指射频干扰(RFI)和电磁干扰（EFI）以及其它各种高频干扰。
马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。
6、频率偏移（frequency variation）：系指市电频率的变化超过3Hz以上。
ups系统说明
TO LOAD A C S O U R C EUPS 系统是由输入空气开关 ( Input Breaker ) 、输入滤波板及保护电路( Input Filter & Protection Network )、整流器 ( Rectifier )、电厂供给直流电源或蓄电池组 ( Battery Bank)、逆变器 ( Inverter )、静态开关 ( Static Switch )、旁路开关 ( Bypass Breaker )、输出滤波板 ( Output Filter )和隔离变压器( Isolation Transformer )等组成，基本架构如上图所示。
在正常市电输入下，交流电源被转换为直流电源供逆变器输出给负载，在市电中断时，可由电厂提供的直流电源或者选配的蓄电池组提供电力供负载使用。
整流器整流器的主要功能就是将交流电源转换为直流电源提供给逆变器，逆变器重新将直流电源转换为交流电源输出给负载。
图3.2 6脉冲控制整流器原理图我公司部分型号的UPS设备使用的是六脉冲的全桥整流器以实现交流电源至直流电源的转换。
为了提高功率因素，我们在整流器之前加装了电感器，以矫正波形并且消除谐波电流。
控制电路确保总线电压精度在1%以内。
软启动电路（大约15秒）和限流电路可以防止设备免受过流及瞬间浪涌电流的影响。
我们的设备中还加装了额外的低压及高压保护装置以提高可靠性并且在不正常状况发生时关闭整流器。
整流器中的组件均是经过特别的挑选以适应极端的高压和高电流冲击。
整流器在设计上也着重考虑允许超宽电压输入（307～520VAC）以适应某些地方恶劣的电网环境。
图3.3 12脉冲控制整流器原理图12脉冲全桥整流器（如图3.3所示）在输入和相移变压器SCR之间安装了相移变压器以提供完全隔离。
逆变器直流输入完全由整流器直流输出供给。
与6脉冲控制整流器相比，12脉冲控制整流器或者18脉冲控制整流器可以进一步提高功率因素同时减少整流器产生的谐波电流。
隔离变压器在UPS中的设置
一 Ｆ１ Ｆ ． 关
整 流器
蓄 电池 组
逆 变 器
输 出开 关
摘
要 隔 离变 压 器在 ＵＰ Ｓ中不作 为 标 准 配 置 产
图 １ ＵＰ Ｓ原 理 图
Ｆｉ．１ Ｓ ｅ ｔｃ ｄｉｇ ａ ｏ ｇ ｃｈ ｍａ ｉ ａ ｒ ｍ ｆＵＰＳ
品 ，所 以 在 ＵＰ Ｓ选 购 时 ， 须 根 据 实 际 的 需 求 额 外 提 出。 隔 离变压 器的设置位 置不 同 ，起到 的作 用也会 不 同 。
关 键 词 不 间 断 电 源 隔 离 变 压 器 设 置
２ 隔离 变 压 器 位 置 的 设 置
隔 离 变 压 器 的 设 置 位 置 需 要 根 据 系 统 的 功 能 需 求
随 着 计 算 机 网 络 技术 的 飞速 发 展 ．越 来 越 多 的 项
确 定 ．通 常 可 在 以 下 三个 位 置 设 置 ：
隔 离 变 压 器 在 ＵＰ Ｓ中 的 设 置
黄 建 伟 （ 东建 筑设 计 研 究 院有 限 公 司 ， 上 海 市 华 ２００ ） ０ ０ ２
Ｓ ｔ ｉ ｇ ｏ ｓ ｌ ｔ ｎ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｎ ＵＰＳ ｅ ｔｎ ｆＩ ｏ ａ ｉ ａ ｓ ｏ ｍ ｒ ｉ ｏ
Ｈｕ ｎ ｉｎ ｉ（ ｓ Ｃ ｉａＡ ｃ ｉ ｃｕ ａ Ｄ ｓ ｎ＆ Ｒｅｅ ｒｈＩｓｉ ｔ Ｃ ．Ｌｄ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ２，Ｃ ｉａ ａ ｇＪａ ｗｅ Ｅａｔ ｈｎ ｒｈｔ ｔｒｌ ｅ ｉ ｅ ｇ ｓ ａｃ ｎ ｔｕｅ ｏ， ｔ．Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ｔ ２ ｈｎ ）
ａ． 整 流 器 输 入端 设 置 隔离 变 压 器 ． 见 图 ２ ：
目中均 涉 及 计算 机 网 络设 备 计 算 机 网 络设 备 要 求 高 质 量 的 、不 间 断 的 电 源 Ｕ Ｓ正 是 可 以 给 负 载 提 供 不 Ｐ
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隔离变压器的性能及其在ups电源供电系统中的作用
这里讲的隔离变压器指的是工作在50Hz频率下的工频变压器，在ups不间断电源供电系统中，隔离变压器是个主要部件。
视ups电源电路结构的不同和供电系统环境的差别，隔离变压器的功能和设置方法也不尽相同，所以并不能一概而论地存ups电源供电系统中都配置隔离变压器。
我们首先要了解隔离变压器的功能以及它在ups电源供电系统中的作用，然后才能决定在什么情况下不用隔离变压器、什么情况下必须配置隔离变压器。
隔离变压器在ups电源供电系统中的功能
在ups电源供电系统中之所以要配置隔离变压器，有些是ups电源设备本身要求的，变压器足ups电源电路的一个重要的组成部分；有的是为了改善系统供电质量而设置的；还有的是为了电网与负载设备要求的电压置式之间的匹配而设置的。
(1)ups电源输入12拥整流必须配置隔离变抓器
当ups电源是传统双变换在线式刚，由于其输入的AC／DC变换是可控整流电路，输人功率因数低，而输入电流谐波成份高。
对于三相输入6脉冲整流而言，输入功率因数在0 .8 左右输入谐波成分在30％以上，剥电网形成严重的污染，降低电网能量的利用率，同时要求增大系统配置的功率容量和设备成本。
为了改善传统耿变换ups电源对电网污染的问题，最早采用的电路措施是改6脉冲整流为12脉冲整流，由于脉冲个数增加一倍，同时在输入端增加相应的滤波器后，可有效地将其输入功率因数提高到0. 95，将输入电流谐波成份降到10％以下，但这一改进措施要求增加一个隔离变压器和相应的滤波器(参见第4章的图4-19)。
由于12脉冲整流用的隔离变压器体积大，很重，通常是附加一个单独的机柜，所以ups不间断电源生产厂商只作为ups电源的可选件向用户提供。
(2)输出DC／AC全桥逆变器需要隔离变压器
当UPS的DC／AC逆变器由全桥电路组成时，输出端必须加隔离变压器，该变压器在传统双变换ups电源电路结构中的主要功能有两个：一是在电压的两次变换中完成升压功能，保证在电网电压下限和输出满负荷的情况下，ups电源能输出稳定的380V/220V额定电压；二是为传统双变换ups电源全桥逆变器三相输出提供零线，以满足单相输入电源负载的供电要求。
所以输出隔离变压器是传统取变换ups电源电路结构的必备的组成部分。
(3)配电系统零-地电位差超过要求时需要加隔离变压器
在计算机机房供电系统中，交流电输入零线和机房地线存在着零一地电位差，这是一种常见的现象。
当机
房中存在零一地电位差时，说明该机房的配电和零地系统有问题。
目前我国主要采用三相四线制或者三相五线制配电系统，适用三相负荷比较均衡且单相负荷较小的场所。
在这样的系统中，零线和保护地除在电力变压器中点共同接大地外，在机房中两线没有任何电气连接。
如
果系统中存在一定数量的单相负荷，就难以实现三相负荷平暂，零线上的不平衡电流，加上线路中存在着
外关电源或整流器产生的高次谐波(主要是三的整数倍次)电流及荧光灯引起的高次谐波电流等，都会在零
线上叠加，且由于各负载用电量变化和用电的不同时性，使得零线中电流时人时小，极不稳定，造成零点
接地电位不稳定要移，不但使设备外壳带电，对人身不安全，而且南于电位基准点上叠加了漂移电位，从
而使以其为基准电位的电子设备受到噪声电压的干扰，工作不稳定。
在三相供电接地系统中，如果供电系统所在地距离变压器中线接地点较远，可在系统所在地重复接地，形
成个新的TN—S供电系统。
在计算机机房供电系统中，当由于系统内部某些设备的工作状态而产生零一地电位差时，通常不允许采用重复接地的办法加以解决。
如果在关键的设备前面把已存在零一地电位差的零线硬性接地，迫使该处的零线电位保持零电位，其结果
是存电力配电进线点(输入配电柜)到重复接地点之间，形成零线与地线并联，零线中本已存在的电流将按
阻抗的大小往零线与地线中苹新分配，地线中一旦有电流流过，必然会影响到整个接地系统，加大接地系
统形成的干扰，特别是加大了同一供电系统中的各个电子设备之间的相互干扰，造成整个系统各用电设备
工作都不稳定。
在二相五线供电系统中，零线中存在电流是不可避免的，而零-地电位差则反映了配电和接地系统的质量，设想如果系统中零线导体的截面足够大，使其传输阻抗接近零，那么，同样的零线电流在这样的接地系统
中形成的零地电位差就会大大减小。
所以些电子设备厂商就以零-地电位差做为衡量配电和接地系统的标准。
用无限加大零、地线截面的方法是很困难的，且效粜也很难达到理想的要求。
解决供电系统零-地电位差最有效的办法是在关键的电了设备前加隔离变压器。
此隔离变压器可以是为此设备供电的电源设备的部分，
可以是被供电设备的一部分，即带变压器输入的电子设备，也可以在被供电设备前刚加一个隔离变压器。
用此方法可从根本上解决零地电压差的问题，同时又不对整个供电系统质量产生影响。
(4)当电网和负载电流电源的制式不同时需要配置隔离变压器
如果要把为某一特定市场设训的ups电源其他供电设备销售到别的国家去，或者系统重所用的计算机设备来自不同的国家，那么首先要解决不同国家电源制式(标准)不一样的问题。
世界各国的电源标准有以下几种：
50Hz：100V、110V、115V、120v、127V、：220V、230V、240V：
60Hz：100V、110V、115V、120V、127V、．220V，、230V。
要求供电设备或负载设备本身解决这个问题u，能花费很大，甚至难以解决，但在供电系统中解决不同设
备的工作电压幅值不同的问题却比较容易，只要在需要改变电压幅值的设备(包括供电设备和负载设备)前
面配置同容量的符合电压变比的变压器就叫以了。
用于这种目的的变压器可以是隔离的，也可以是不具备
隔离功能的自耦型的。
要解决频率的差别就团难得多，通常要增加有变频功能的供电设备。
(5)三相输入单相输出变压器
三相输入单相输出是当前ups电源输入输出电压配置中的一种，主要应用场合是：电网环境是三相380v 动力电，而负载是功率不大的单相输入的设备，且负载功率集中，有时是一台ups电压只带一台设备(例
如医疗设备、工业控制设备等)。
此时ups电源具备不停电供电和改变电压制式双重功能，这就是所谓的
三进单出ups电源。
对于传统取变换ups电源而言，系统正常工作时，尽管是单相输出并接单相负载，而输入端的三相电流还是平衡的(不平衡度取决于ups电源性能)。
但是，当输出过载或ups电源故障时，ups 不间断电源系统转旁路运行，此时将由三相市电中的一相对单相负载供电，这不仅会造成市电三相电流100％的不平衡，在设计ups电源输入系统时，还必须按单相负载的用电容量配置三相输入每一相的容量，其结果是三相输入的总供电容量和相应的其他三相供电设备(包括变压器、配电开关、线缆等)的总容量都三倍
于负载的用电容量，大幅度提高了系统建造成本，降低了系统运行效率。
采用三相输入单相输出变压器可缓解上面的问题。
具体做法是在ups电源旁路系统(包括静态旁路和维修
用的手动旁路)配置个3/1变压器，如图5-10所示。
图5-10 3／1变压器的配置方法
图5-10中，三相线电压直接输入到ups电源，输出则产生一个零线N以满足单相负载的需要，因为ups 电源逆变器输出和旁路输出都配置了隔离变压器，所以输出的零线可以在此处接地，形成个新的TN—S接地系统。
3／1变压器的形式有多种，但无论哪种形式都不能完全解决在旁路状态下三相输入电流的平衡问题。
图5-11是常用的形式之一。
变压器原副边采用△按法，输入三相电压的额定值为380V，副边输出只有两个绕组，分别与U12和u31绕在同一个芯柱上，绕组电压为Va和Vb，且Va=Vb。
按图极性连接得出输出电压Vo，Vo=220V。
图5-11 3/1变压器结构
图5-12是图5-11 3／1变压器的电压的向量关系。
图中Vo、V2、V3为三相相电压，Vb与U31同相，Va与U12反相。
图5-13中，ups电源三相输入电流为：
由以上数据可知，使用3/1隔离变压器的最终效果是，当ups电源转旁路工作时，输入电流不平衡度由100％降到50％：输入最大相电流是单相负载电流的2/3，在配置ups电源输入系统时，每相的输入电
流都以单相负载电流的2/3设计，三相输入的总供电容量和相应的三相供电设备(包括变压器、配电开关、线缆等)的总容量都由没有1／3隔离变压器时负载用电容量三倍降到两(3*2／3)倍。
可见1/3隔离变压器起到了一定地降低系统建造成本、提高系统运行效率的作用。