(整理)隔离变压器在UPS_中的设置

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。

3C3 UPS架构以及工作原理介绍张椿涛一>整体介绍产品介绍：3C3系列产品是具有高效率、高性能的双转换存在线，三相输入，三相输出的UPS.3C3系列产品几乎可以完全解决所有电源问题，如断电、市电高低压、电压波动、谐波失真等电源问题.注：以下均以3C3-30KS-ISO为例:面板1.负责显示LCD发出的关于UPS各部分参数.2. ENTER确认键功能通讯板提供多种通讯断口RS232、RS485、PPVIS、AS400滤波板滤除输入输出电压中的差模、共模干扰MOV板滤除输入市电中的尖峰高压隔离变压器输入市电与UPS电气隔离输入电感防止输入电流突变UPS整体架构介绍：3C3 UPS架构示意图功率板PSDR=整流器+升压电路+逆变器UPS主要功能是提供稳定的电源，所以按照供电渠道来划分UPS为维护模式、旁路模式、市电模式、电池模式四个部分，分别对应四种工作模式：A.市电模式:市电模式是UPS正常工作的状态,UPS将输入的市电经过整流(AC->DC),升压(DC->DC),逆变(DC->AC) 后转变成稳定可靠的电源输出,工作示意流程图如下:说明：供电回路充电回路UPS市电模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →整流电路(AC->DC)→升压电路(DC->DC) →逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载市电向负载供电的同时,经过整流器后通过充电器给电池充电B．电池模式：UPS电池模式工作示意图电池→电池SCR→升压电路(DC->DC)→逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载电池模式是UPS在市电发生异常(UPS自身工作正常)时的供电状态C.旁路模式UPS旁路模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →STS静态开关→输出EMI→输出端子→负载市电通过STS向负载供电的同时,经过整流器整流后通过充电器给电池充电旁路模式是UPS自身发生异常（市电电压正常）时的供电状态D．维护模式市电→隔离变压器→维护开关→负载维护模式是对UPS进行维修时所选择的工作状态,此时负载由市电直接供电,可以对UPS进行维修测试动作.二>各部分电路工作原理介绍:1.功率板(单相)：功率板（PSDR）是UPS主要组成部分，主要担负UPS电源转换功能主要由整流电路、升压电路、逆变电路三部分组成：充电输入电压功率板示意图2.1进出功率板接线：“两输入，两输出，一充一放，外加控制”a.>市电输入: 火线(L):输入EMI板I/P-L →功率板I/P-L零线(N): 输入EMI板I/P-N →功率板I/P-N “两输入”：b>电池输入: 电池正极(BA T+): 充电板BAT+ →功率板BA T+电池负极(BAT-): 充电板BAT- →功率板BAT-a>逆变电压输出:火线(L): 功率板O/P-L →输出EMI板O/P-L零线(N): 功率板O/P-N → BUS电容N“两输出”:b>整流电压输出: 整流正(REC+): 功率板REC+ →充电板REC+整流负(BAT-): 功率板BAT- →充电板BAT-a>±BUS电容充电:+BUS充电: 功率板+BUS → BUS电容正极-BUS充电: 功率板-BUS → BUS电容负极“一充一放”:b>±BUS电容放电: +BUS放电: BUS电容正极→功率板+BUS-INV-BUS放电: BUS电容负极→功率板-BUS-INV “外加控制”: CCB →功率板排线: 排线中包括功率板正常工作所需的控制电源及控制信号.1.2 功率板各组成部分工作原理介绍:1.2.1 整流器(AC→DC):作用: 将市电输入的交流电变换成直流电,即AC→DC整流工作示意图整流电路示意图1.2.2升压BOOST电路(DC DC):作用：将整流后的直流电压（±REC电压）通过升压电路变化成UPS逆变器所需要的稳定的BUS电压. 升压电路由PFC CARD控制.升压BOOST工作示意图BOOST工作电路原理示意图1.2.3逆变电路:作用: 将稳定的±BUS电压转变成幅值、频率稳定的交流电压逆变器工作示意图逆变器电路原理示意图2.STS (Static Transfer Switch )静态转换开关作用：1. 在UPS发生异常时为负载提供供电通道.2.输入、输出电压以及负载侦测.STS静态转换开关工作示意图STS接线介绍：“三进三出一N线，外加控制与侦测”“三进”：市电三相输入火线（L A L B L C）, 输入EMI 板→ STS输入“三出”: 旁路三相输出火线,（L A L B L C）, STS输出→输出EMI板“一N线”: 输入、输出电压参考线, BUS电容N线→STS N线“控制”: CU4 → STS 排线, 传递信号和开关控制信号“侦测”: CT线圈输出电流侦测信号线.注: 1. STS自身还有一温度侦测线,位置如实物所示2.STS自身工作所需要的电源由自身产生(AB线电压)TXINPUT A+24V电源供STS自身使用INPUT B所以输入AB间阻抗大约有120Ω3.充电器:作用: 输入市电市电正常时,UPS处于旁路或市电模式下, 将整流器输出电压(三相)±REC电压转换成稳定的432V直流电压输出供电池充电使用.充电板接线介绍：“一进一出，外加电源与通讯”“一进”：三相整流电压输入：红线：三相整流后REC+相互连接后→充电板REC+黑线: REC-即BAT-, 各功率板(BAT-) →充电板BAT- “一出”: 电池输入: 红线: 充电板BA T+ →端子排BAT+黑线: 充电板BAT- →端子排BAT-“电源”: 充电板工作电源: 红黑两PIN 信号线: CCB上CN1 →充电板上CN03(CN05) “通讯”:与CU4通讯: 3线排线: 充电板CN01 → CU42线排线: 充电板CN02 → CU44. CCB (Common Control Board):作用：1. 产生所有PCB(STS除外)所需要的低压直流电源.2. CU4到功率板控制信号转换, 即CU4控制命令←→CCB←→功率板.3. 上电初期给BUS电容预充电.CCB FLY BACK 电路架构注:HFPW+ 是频率为38KHZ的高频交流电源,供LCD CHGR PSDR使用.CCB接线介绍: +BUS: CCB上+BUS → +BUS电容-BUS: CCB上-BUS → -BUS电容N : CCB上N → BUS电容NA. 电力线: 市电: CCB上I/P-L →STS A相市电输入电池: CCB上+BAT →充电板BAT+CCB上-BAT →充电板BAT-保护: CCB上V.DIS 、D.DIS →REC FUSE 上V.DIS 、D.DISHFPW+电源输出: CCB上CN01 → LCD CN103CN02 → CHGR CN03开机信号线: CCB上CN04 →LCD CN204面板确认键: CCB 上CN03 →液晶面板B.信号线: 保护信号线: CN300 → REC FUSE 板+24V输出RELAY驱动线: CCB上CN206 →输出RELAY风扇转速控制: CCB上CN208 → LCD CN106风扇电源: CCB上CN200→ CN205CCB与CU4信号线: CCB 上CNCU4 →CU4 (64PIN)CCB与PSDR信号线: CCB上CNL1→R PSDRCNL2→S PSDRCNL3→T PSDR 注意: 20~40KS CCB上还有一条CN7 →CN8 短路线5.LCD:作用: 1. 显示UPS相关工作参数2. 负责UPS INTERFACE通讯板与内部通讯.3. 风扇转速控制.LCD接线介绍:与CU4通讯线: LCD 40PIN排线CN101 → CU4 通讯线与液晶面板通讯线: LCD 30PIN排线CN202 →液晶面板与INTERFACE通讯线: LCD 30PIN排线CN102 →通讯板LCD 电源输入线: LCD CN103 → CCB CN01UPS开机信号线: LCD CN204 →CCB CN04风扇转速控制信号线: LCD CN106 →CCB CN2086. CU4:3C3UPS的主控制器.负责所有电路工作所需的控制信号.7. PFC: PFC CARD 插于各相PSDR(CN21)上,主要功能是控制升压电路工作, 将±REC →±BUS电压.8. INTERFACE: 包括 RS-232、PPVIS、 RS485、AS400通讯端口.9. EMI 、MOV :负责输入、输出电压的滤波以及吸收输入市电的浪涌.附录Ⅰ：UPS整机架构。

不间断电源（UPS）系统管理规定1目的加强UPS的管理，提高UPS供电系统的稳定性、可靠性，确保仪表工作电源安全可靠。

2适用范围本规定适用于供给五楼网络机房、数据机房有关的设备用UPS系统。

3引用标准●国标GB2887-89《计算站场地技术条件》●国标GB50174-93《电子计算机房设计规范》●国标GB9361-88《计算站场地安全要求》●《通讯机房静电防护通则》●机房楼层图纸及现场实际情况。

4管理规定4.1 管辖范围分工UPS由信息中心负责管理。

4.2 UPS系统的设置4.2.1重要生产装置控制仪表电源供电系统中应配置UPS，确保生产装置供电系统发生断电等事故时，其控制仪表能够正常显示和可靠动作。

4.2.2 UPS电源供电系统的接线方式应简洁、清晰，电源引自不同回路的380V/220V母线（以下简称低压母线），所选用的线路、设备、保护装置等应符合《低压配电设计规范》GB-50054-1995的有关规定。

4.2.3UPS电源系统应采用独立的两套UPS同时供电或单台UPS加市电共同供电方式，特别重要的负荷应采用独立的两套UPS电源系统同时供电。

4.2.4 市电直供电源可根据系统电源质量等情况，配置隔离变压器或稳压器。

4.2.5UPS应设脱机检修旁路，以便UPS发生故障后可完全与电源系统隔离，以保证仪表电源供电系统的配置在满足生产装置正常运行后，还可进行UPS离线检修、蓄电池定期维护等工作。

4.2.6在UPS电源系统中，要采取防雷、EP谐波吸收装置保护措施，防止过电压对UPS电源系统的危害。

4.2.7 UPS电源装置输出端的中性点不应接地4.2.8 UPS的选择4.2.8.1 UPS应选用在线式双变换工业型，其接线应简单可靠。

4.2.8.2运行方式：采用单机运行方式。

4.2.8.3蓄电池：UPS的蓄电池应选用全密封阀控式或铅酸蓄电池，其后备时间一般为满负荷30min。

4.2.8.4额定容量：单台UPS带全负荷时，其负荷率应在50%～60%为宜。

设置UPS 服务1. 要打开“电源选项”，请依次单击“开始”、“控制面板”，然后双击“电源选项”。

在“UPS”选项卡上，单击“配置”。

单击“选择”如图1 。

图1 设置UPS2. 选择端口在“选择制造商”的下拉菜单选择一般，在“端口”下，单击连接 UPS 设备的串行端口COM1，单击“下一步”,如图2。

图2 选择端口3. 配置UPS电源极性在图3 界面设置UPS电源极性，安然选择“完成”按钮，结束配置。

图3 配置UPS电源极性配置说明：在“UPS 接口配置在”对话框中，为下列情况设置适当的 UPS 信号极性：电源故障/启用电池：如果UPS 具有在停电时自动发送信息的功能，请选择该选项并且设置电源极性。

电力不足：如果UPS 电力不足时自动发送信息的功能，请选择该选项并且设置电源极性。

UPS 关闭：如果UPS 具有接受计算机发送信息来关闭UPS的功能，请选择该选项并且设置电源极性。

4. 回到第一步界面，在“UPS 配置”对话框中，更改下列一项或多项设置，如图4 。

图4 UPS 进阶配置配置说明：启用所有通知如果希望 Windows 不间断电源 (UPS) 服务在计算机切换到 UPS 电源时显示警告信息，请选中此复选框。

您可以指定在显示最初电源故障警告消息之前等待的秒数，以及在显示后续电源故障消息之前必须等待的秒数。

严重警报如果希望 Windows 在计算机已使用 UPS 运行若干分钟后发出严重警报，那么请选中“发出严重警报前电池上剩下的分钟数”复选框。

如果希望Windows 在 UPS 激活电池严重短缺警报时运行某个程序或任务，那么请选中“警报出现时，运行这个程序”复选框。

单击“配置”。

在“UPS 系统关闭程序”对话框的“运行”中，键入在 UPS 关闭计算机前需要运行的程序或任务，或者单击“浏览”查找程序或任务。

在“日程安排”选项卡上，根据需要对任务日程安排进行自定义。

在“设置”选项卡上，根据需要自定义已完成计划的任务、空闲时间和电源管理的设置。

UPS双母线一体化配电解决方案根据机房的实际情况，配置情况如图1所示.图1 双母线一体化配电方案配置4台容量为300kVA的Hipulse系列12脉冲整流UPS，每2台（1＋1）带并机柜提供双母线供电，每台UPS配置192节GNB1000AH/2V电池，两台合计384块。

双母线合计76 8块。

系统1由UPS1－1和UPS1－2两台带并机柜并机.并在旁路柜前增加一台隔离变压器，当UPS转旁路时，消除市电对负载谐波干扰及降低零地电压。

两台UPS平时可各带50％负载,当一台UPS有故障时，另一台可带100%负载继续供电。

当两台UPS同时有故障时，可经UPS静态旁路开关柜MSS转到旁路供电。

系统2由UPS2－1和UPS2－2两台带并机柜并机.并也在旁路柜前增加一台隔离变压器.系统2的结构和工作原理同系统1.平时，系统1与系统2分别带自己的负载。

系统1经UPS1输出柜和静态转换开关600A STS1带重要PC负载，系统2经UPS2输出柜和静态转换开关600ASTS2带通信设备、电梯照明等负载。

当其中一个系统供电母线上的任何设备或电缆需要维护或故障时，其负载可经静态转换开关切换至另一个系统供电。

由此，做到了点对点的冗余，极大增加了整个系统的可靠安全性.在两套系统的相互切换过程中，为保证二者可以同频率、同相位，艾默生提供一种LBS 负载总线同步跟踪控制器。

在它的控制管理下，如果UPS供电系统2出现供电故障,具有自动跟踪控制功能的负载总线同步跟踪控制器和静态转换开关会让系统1暂时承担起全部负载的供电任务.在此期间,用户就可对系统2进行脱机检修。

两套系统分别配外置维修旁路，外置维修旁路由1个空气开关组成.当系统需要维护时，可由该旁路供电。

在外置维修旁路柜及UPS系统并机柜的内置维修旁路开关上,各安装有一个CASTELLKEY互锁装置，以保证二者之间的安全正确切换，使逆变器输出和维修旁路永远不会短路.2 艾默生Hipulse系列UPS特点艾默生7000 Hipulse系列UPS产品是艾默生公司在大中型计算机电源设备中的主流产品，其独特的技术可简述如下.2。

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。

隔离变压器的性能及其在UPS供电系统中的作用
这里讲的隔离变压器指的是工作在5OHz频率下的工频变压器，在UPS 供电系统中，隔离变压器是一个主要部件。

视UPS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在UPS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WS供电系统中的作用，然后才能决定在什幺情况下不用隔离变压器、什幺情况下必须配置隔离变压器隔离变压器在UPS供电系统中的功能在UPS供电系统中之所以耍配置隔离变压器，有些是皿S设备本身要求的，变压器是哑心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输入12相整流必须配置隔离变压器
 当UPS是传统双变换在线式时，由于其输入的AC/DC变换是可控整流电路，输入功率因数低，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，对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。

为了改善传统双变换UPS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，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生产厂商只作为UPS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，。

小议UPS设置隔离变压器（3）
三相输入三相输出的UPS输出中性线需要功能性接地
三相电源输入/三相输出的UPS一般容量都较大，但其供电对象为计算机、DCS、BAS、安防、电信、控制电源等系统时，都是单相负荷，按照现行国家标准要求UPS的三相负荷应平衡分配，实际上很难做到，三相不平衡是必然的。

由于三相负荷的不平衡，且负荷不可能一直不变及负荷同期运行的不同，导致UPS电源的中性点漂移。

虽然有的UPS允许三相负荷100%不平衡情况下运行，即一相负荷为0，其它相负荷为100%时正常运行，这是UPS 设备本身具有的功能，但UPS容量的选择不是这样的，是按UPS最大负荷相的数值乘以3作为其需要的容量。

隔离变压器在UPS 中的设置随着计算机网络技术的飞速发展，越来越多的项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。

UPS 正是可以给负载提供不间断、干净、稳定、无频率突变、抗干扰、全天候、高质量、正弦波电源的设备。

随着数字化技术的发展，新产品的不断开发、新技术的应用，使得UPS的性能越来越完善。

而隔离变压器作为UPS 的主要元器件之一，在UPS 中的设置相对较为灵活，其在UPS 中的不同位置起到的作用也将大为不同。

1 UPS系统结构UPS 的中文意思是不间断电源，主要由整流器、逆变器、蓄电池组、静态旁路开关、手动旁路开关、隔离变压器等组合构成，其构成原理如图1 所示。

整流器、逆变器、蓄电池组、静态旁路开关、手动旁路开关在UPS 中的位置相对固定，而隔离变压器的位置设置会根据UPS 的功能需求不同而不同。

大部分UPS 厂家将隔离变压器的配置作为选配件。

那么，在工程项目中该如何根据项目的需求来确定选配、设置隔离变压器，笔者根据工程经验，总结隔离变压器设置的位置及其作用，供同仁参考。

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确定，通常可在以下三个位置设置：a . 整流器输入端设置隔离变压器，见图2；b . 旁路输入端设置隔离变压器，见图3；c . 逆变器输出端设置隔离变压器，见图4。

3 隔离变压器设置的作用隔离变压器在UPS 中起到的主要作用可以归纳为：改变系统接地形式、提升输出电压、抑制共模电压干扰、抑制对上游配电系统的3 次谐波干扰。

3． 1 改变系统接地形式采用脉冲整流、IGBT 逆变方式的UPS，由于采用的是全桥变换器，其经过逆变器的输出回路是不带中性线的。

一般来说， UPS 的负载通常必须具有中性线，因此，该UPS 的输出电压不能直接接至负载，必须在UPS 逆变器的输出端增加中性线。

通过在UPS 逆变器的输出端增加“三角- 星”隔离变压器，便可在输出端增加中性线，从而改变系统的接地形式。