高频UPS电源的可靠性;目前已进入高频UPS电源逐步代替工频UPS电源的年代，
对于220V转电压直流电源，绝大多数情况下，高频电源就有更多的优势（高效率，小体积），是完全可以替代的。只有在对电源纹波要求非常苛刻的一些精密测量仪器，原有的工频电源是不能随意用工频电源取代的,所以替代的过程并不是一帆风顺。人们使用了几十年的工频UPS电源，已经熟悉了这种电源形式，突然要换机型还不能一下子适应，所以对那些为工频UPS电源的赞歌听着比较顺耳，同时对高频UPS电源的一些指责也容易接受，就这样一拍即合。岂不知在一定程度上损害了用户的利益，也有勃于当今的国策。
常常会听到这样的说法：高频UPS电源是好东西，但由于我们的系统非常重要，要求供电
的可靠性非常高，所以还是用工频UPS电源可靠。言下之意，高频UPS电源不可靠。岂不知可靠性是设计出来的，即一台机器的可靠性如何取决于采用了哪一级可靠性标准。举一个简单的例子，一个UPS中常用的120120的轴流风机，有十几元一只的，也有上百元一只的，价格差了近10倍，哪一个可靠性高呢？不言而喻，当然是上百元一只的可靠性高。
当然用户对高频UPS电源的这种担心不是没根据，其根据就是来自某些方面的误导宣传。甚至有的将这些宣传材料上升为“高频机结构UPS的致命弱点”。虽然问题的提出者只是少数，但影响颇大，在网上粘来粘去，就好像写此文章的人很多，确实影响了不少用户，甚至有些技术人员也受了传染。 目前大功率UPS的调制频率大都在15 kHz 以下，比如10kHz 就是每半周100个脉冲，每个脉冲的宽度0s T100s 出现过流或短路时IGBT可在任何一点随时关断。既然可以随时关断又何必将过载时间做的那么长。据说：由于高频UPS电源机构至今还没找到大磁通量的材料，以致使其“升压电感”温度过高，使可靠性降低。甚至还断言：正因为如此（指没找到大磁通量的材料），导致UPS产业迟迟未能制造出可靠性足够高的大功率高频UPS电源。
他的原意说的是“升压电感”的质量问题，为了提高该电感的可靠性所提出的材料指标却又是变压器的。这个基本概念问题把人们搞糊涂了：到底说的是电感还是变压器？因为这二者所选材料的主要参数是完全不一样的，变压器需要大磁通量的材料，这从变压器绕组计算公式可以看出：
全IGBT结构UPS的一种电原理图
料就是无的放矢了。看来此处确实指的是电感L1、L2和L3，如图2所示。但电感的计算公式和变压器就不一样了，如式（2）所示
从该式可以看出，这里就没有磁通量B这个参数，和电感铁心有关的是相对导磁率r。相对导磁率越大，电感量就越大。目前大相对导磁率的材料很多，不过用得最多的还是铁氧体，俗称铁凎氧。
另一个基本概念就是电感温度高的问题，做过电路设计的人都知道，电感的温度高低在设计和试验中是可以控制的，而且解决这个问题也轻而易举，一般说只要将绕组的线径取大一些，铁心取大一些就可以了，对经常搞电路的人是一个基本常识，是不言而喻的。它怎么能影响作出大功率的UPS整机呢。
再说，目前已有好多厂家做出了500kVA的高频UPS电源，甚至还有的厂家做出了1200kVA的高频UPS电源，难道还不算大功率！有些制造商一时还做不出可靠性足够高的大功率高频UPS电源绝不是因为“至今还没找到大磁通量的材料”缘故，这里有好多个技术问题。而且不能说一两个厂家暂且还做不到这一点就说是整个“UPS产业”，这样说就太武断了。自己做不出来，要努力，或收购具有这种能力的公司，后来者居上嘛，站在那里抱怨和无中生有的指责又有何用。
如果将以上这些似是而非且由于自身概念不清的问题也说成是“致命弱点”并硬扣在高频机型UPS头上，好像不太合适。主要是由于认识上的误区，使以上这两个“论点”都没选合适。
有的认为：高频UPS电源存在“零偏故障隐患”这个问题就是所谓的另一个“致命弱点”。意思是说高频UPS电源会产生一种“在其它UPS机型上不会出现”的这种现象。这个观点是说：在上游交流电源（比如“输入1”到后备发电机“输入2”）经ATS切换时，UPS输出就会形成8ms以上的输出电压闪断，如图3（b）所示。据说这可导致数据中心机房长达几十分钟到几小时的瘫痪事故。原因是双电
图3 高频UPS电源逆变器原理电路图（一）
源400V的中点电位在“UPS运行中一旦遇到输入电源N线上出现瞬态的、单极性的直流偏置电压时，就会导致输入到逆变器输入端上”，就会导致逆变器“瞬间DC过压”和“瞬间DC欠压”，就会产生这种“瞬态直流偏置”故障。
在交流电路中会出现“单极性的直流偏置电压”，所谓单极性，顾名思义，不是正极性就是负极性。这个直流偏置电压是什么？是如何形成的？问题提出者没有说清楚。这里的意思就是说：在上游ATS切换时，由于输入整流升压环节瞬间断电，则这段零线N上的电流也中断，如图3（a）所示，从互投柜到UPS之间的零线（虚线N）线段，就会在这段线中激起反电势 e，即：
即在ATS切换时零线上被激起的反电势为0.15V。当然这个计算不一定很准确，但从数量级上看不会差多少，就是大上10倍也才1.5V，因此在这里可看出一些端倪。某处的这种分析悬乎其悬，用想象的“隐患”来吓唬人。换言之，上游ATS切换时在零线上激起的单极性电压微乎其微，既不能造成输出闪断，也不会导致逆变器过压或欠压，更不能造成数据中心机房停电数小时。再说零地电压也根本加不到这些地方去。而且输出电压闪断也不并是这个原因造成的。有关这个问题在后面还要讨论。
某处断言说这种单极性零线电压“在其它UPS机型不会出现”，难道工频UPS电源就没有零线？在ATS切换时，互投柜到UPS机柜这段距离零线上的电流也会由满载（假设）到零的一个突变过程，在零线上也会产生同样的这种反电势，因为它的零线不是超导体。怎么能说“在其它UPS机型不会出现”呢！
这里还有一个对电路尤其是对UPS工作原理基本知识的了解问题。零线上的单极性电压（即N线直流偏置）是如何形成的？输出电压的闪断是不是所谓的零线电压造成的？如何导致逆变器过压或欠压？出现的这些问题是不是只有高频UPS电源才有，等等。为了搞个明白，现在就这些问题一一讨论。
1. 零线电压指的是什么？众所周知一根导线上只能谈电流，不能谈电压，因为电压就是电位差。而这里就独独提出了一个N线电压的概念，姑且理解成是零地电压，是图3（c）A点对地GE的电压呢还是B点对地GE的电压？因为在有负载的情况下这两点对地的电压是不同的，A点对地GE的电压最高，这就是UPS中整个零线上的电压降，为了符合某处的意愿，暂且取这个最高值，这样就可能导致逆变器“过压”或“欠压”吗？什么值可以让逆变器过压呢？一般说至少要超过额定电压值10%以上，某处给出了400V的额定工作电压，即使10%算作过压，那麽零线上的电压至少也得40V！
问题是零线上能有这么高单极性电压的可能吗？一般说多数UPS内的零线不会超过2m，而且截面积也不小，在任何正常情况下莫说40V，就连4V也不会有。就算有4V，不会说404V就算过压，就可以损坏功率管吧。这样看来所谓单极性电压导致过压之说法实际上是不存在的！也仅仅是“潜在”的“危险”。再说这个零地电压也加不到管子上。
2. 那么单极性零线电压不会构成隐患，输出电压的8ms闪断又是如何形成的？真地就可以导致数据中心断电很长时间吗？
这也是搞电源的人都应该具有的基本知识。众所周知，蓄电池的内阻是比较大的，比如上游ATS切换时，就出现电源内部负载突变现象，再加之电池的动态性能不太好，就更不能很快响应这种突变电流。一般UPS在正常工作时是由输入整流器向逆变器供电，电池组不但空载而且还处于浮充状态。如果输入端突然断电，电池组就必须及时地将全部负载接替过来，但强大的电流突变是一般电池无法响应的。这必然会导致瞬时缺电流状态，也就是所谓的输出电压瞬时“闪断”。
为了弥补这个缺欠，设计者就都在电池组或整流器后并入了足够容量的电容器，由于电容器的动态性能比电池好得多，所以瞬变的前沿电流先由电容器补偿，而后由电池来接续以后长时间的功率电流。但如果和电池并联电容器的容量不足或质量不好，不能适应前沿电流突变的要求，就会使输出电压出现所谓“闪断”的缺口，电容器的电容量越小，输出电压的缺口就越深越宽。所以这个输出电压缺口和所谓的单极性N线电压没有任何关系。
而且这个输出电压缺口问题在任何UPS上都可能存在，而且是不合格产品才会有。不论是高频UPS电源还是工频UPS电源，只要是合格产品（不是偷工减料的），都不会出现这种输出有闪断的现象。某处为了某种原因将这种谁都可能有的现象硬套在了高频UPS电源零线电压上，这又是对UPS工作原理上的误解。
