刘健
(中核核电运行管理有限公司 浙江省 嘉兴市 314300)
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。
经过对产生零地电压原理进行分析，可以采取把总隔离变压器加在UPS后端，将隔离变压器的输出端和输入端进行可靠的电气连接，然后将隔离变压器的副边进行零地短接，这样的做法可以使零地电压降低，并且可以保证负载正常运转，这是一种非常有效降低零地电压的方法。
隔离变压器又被成为双绕组式或者是感应式变压器，它是不同电源和电气设备中的一个主要部件，它的特点是两个绕组之间是隔离的，这样就可以大大的衰减谐波的干扰。另外由于各绕组之间是隔离的，所以在同时触及地和输出部分的带电体时，就可以避免触电事故的发生。它是通过电磁感应来传送电功率的，另外隔离变压器的输出和输入电压可以根据用户要求进行设计。
在UPS输出端增加隔离变压器不仅可以使零地电压降低，而且还有很多优点，如以下几点：
(1)隔离变压器传输工频电能是通过初级绕组和次级绕组之间的电磁耦合来实现的。初级绕组和次级绕组之间带有静电屏蔽层的缘故，可以使公用电网和负载之间实现完全隔离，这样就使电网中的瞬变脉冲等信号减少了对系统的干扰。
(2)UPS后端如果装有隔离变压器，直流成分就不会出现在负载侧，这样就可以有效的保护计算机，另外网络或者是通讯设备的开关电源就不会受到直流电流的破坏。在非线性负载状态下，也展现出来其优点，防止了非线性负载电流的畸变，这样就可以使交流电源正常工作，并且不会对电网产生污染，这样就大大提高了UPS的负载能力，并且是电网得到了净化，而且负载的兼容性也比较好。
(3)在设计静态开关电路上也有大大的优点，可以使静态开关电路实现真正的零中断运转。在输出端设置隔离变压器，可以让电流隔离，然后再此基础上设置静态开关电路，在这种条件下，可以使在任何状态下转换都可以达到无中断的输出电压，这种做法就真正意义上实现了零中断运转，使负载可以在安全的条件下进行工作。
(4)如果在隔离变压器的输入端进行采样，那么在非线性负载电流畸变的情况下，也可以得到准确的采样，从而可以得到与实际情况反应情况一样的控制信号。
(5)在负载不平衡时，稳压电源也不会受到负载不平衡的影响，仍然可以正常工作。
(6)另外还有去除三次谐波的优点，使滤波具有抗干扰的功能。
4、做法注意事项
在进行UPS后端加入隔离变压器时，要注意不可以把负载零线与电网零线相接，并在此基础上接地排的接地一定要按照接地规范的要求来连接，如果不按照接地规范的要求去接地，就会使系统不可靠，从而使设备造到损坏，所以只有在满足机房接地规范的基础上，才能保证系统安全可靠的运行，若连接方式都按照以上所诉来连接，那么UPS供电系统对电网不会造成任何负面影响。
在UPS后端加入总隔离变压器后可以有效的解决在负载侧零地电压的问题，实际测量了一下在UPS后端有隔离变压器和无变压器的一些数据，实际测量的数据是在带有隔离变压器的零地电压幅值是0.4V，不带隔离变压器的是3.2V，在带有隔离变压器的零地电压波形是无失真的50Hz的正弦波，相反情况下是带高频尖峰的正弦波，在带有隔离变压器的零地电压内阻特性是高内阻型的电源，相反情况下是低内阻型的电源，从实际测量结果中可知，在UPS后端增加总的隔离变压器的好处。
结论
为了解决负载可以在通电时的正常运作，本文就此问题展开了对产生零地电压一系列的分析，然后找到解决零地电压的方法，提出了在UPS的后端加入隔离变压器的方法，然后列举了一些加入隔离变压器使零地电压降低的一些优点，并且列举了一些用此方法应注意的事项，希望以上分析可以为负载在通电情况下正常运作提供一些有价值的参考。
参考文献
[1]岳春波.付喜春. UPS产生零地电压的原因及解决方法[期刊论文]-国外油田工程2005,21(5).
[2]李华昭.张文.邓海利.朱桂林 济宁工商银行机房零-地电压问题探讨[期刊论文]-山东气象2009,29(z1).
论文作者:刘健
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：电压论文; 负载论文; 隔离变压器论文; 电流论文; 绕组论文; 将会论文; 后端论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;