隔离变压器在UPS中作用

简介

在几乎所有需要变压器的情况下，无变压器UPS设计都要更好，因为它使变压器可被安装在电力路径上更合适的部分内。

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资源链接

第97号白皮书

确定合适的数据中心接地 方式

变压器在系统中的作用UPS

隔离变压器在数据中心UPS系统中的作用

每个数据中心电源系统均包含变压器。历史上隔离变压器在数据中心的电源架构中有多种不同的作用：

主电源的中压降到较低的应用电压

在一台UPS内，作为功率转换电路的一部分 形成一条和本地接地装置相连接的零线 安装在配电单元或UPS内以减小谐波电流 提供抽头，以适应非标准（高或低）的主输入电压 消除与多个发电机或主输入电源的地回路

在配电单元内，从480V或600V的数据中心配电电压降压至208V（仅北美） 在配电电源内，提供其它使用电压（例如，在北美为120V，在日本为100V）

传统的UPS系统具备一台或多台永久安装的内部隔离变压器，用以提供上述功能中的一种或多种，具体取决于数据中心电源系统的设计。较新的UPS系统不需要电力变压器作为其电路的组成部分，由此可提高效率并降低重量、尺寸和成本。采用的方式是根据需要对无变压器式UPS加装变压器，以实现所需的功能。本文将阐述为什么在大多数数据中心电源系统设计中，无变压器UPS可以实现与采用内部变压器的老式UPS相同的功能和性能。尽管如此，在许多情况下还是需要有变压器，而变压器或者要在UPS内部，或者要在外部加装。甚至采用内部变压器的老式UPS系统在很多情况下也需要加装外部变压器。最重要的是，本文将解释为什么在几乎所有需要变压器的情况下，无变压器式UPS设计都要更好，因为它使变压器可被安装在电力路径上更合适的部分内。

首先，本文将解释老式UPS为何采用变压器以及无变压器式UPS以与之不同的方式进行运行的环境。其次，将对不同的变压器安排进行审核，并对优选安排进行说明。本文的重点是特别与UPS系统相关的变压器的应用。关于数据中心内接地的更一般的分析，请参见第97号白皮书《确定合适的数据中心接地方式》。

人们普遍认为，最初在UPS系统中安排内部变压器是为了在UPS输入与输出之间提供电隔离。这是错误的。早期UPS系统中采用内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内。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年内出现的高压、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。

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