本文旨在通过阐述UPS的发展历史及对比各类UPS的优劣势，帮助用户识别UPS产品发展的趋势所在。
目前UPS产品在行业应用已有五十余年的历史，其为保障关键设备和业务的不间断运行做出了卓越的贡献。随着信息化建设的不断推进，需要UPS保护的场景越来越多，其作用愈发重要。当前市场上存在工频机、高频塔式机、高频模块化UPS三类产品，其利弊优劣众说纷纭，令用户感到十分困惑。这篇文章旨在通过阐述UPS的发展历史及对比各类UPS的优劣势，帮助用户识别UPS产品发展的趋势所在。
从工频机UPS到高频塔式机UPS的发展
工频机结构UPS技术出现在上世纪70年代，因其整流工作频率与电网频率一致而得名。受制于当时半导体技术发展，逆变器中IGBT器件耐压只能做到600V，故母线电压受限，逆变器输出电压不能做到380V；而且工频机逆变器是全桥电路，输出为三相火线，无法满足单相IT负载和三相四线制负载的需求，必须进行Δ-Y转换。为解决这些问题，厂家在工频机逆变器输出端加入了变压器用于升压和产生中线，以使输出电压满足负载的要求，这便是工频机内置变压器的真实目的。图-1所示为工频机的典型拓扑。
而到上世纪90年代，第三代沟槽型IGBT面世，其耐压能力提升至1200V，促使了UPS技术的革新。通过整流侧高频升压电路将母线电压提升至700V左右，逆变器输出电压能够做到380V，输出变压器得以取消。而这种整流逆变电路都工作在高频（几kHz以上）且没有输出变压器的UPS就被称为高频UPS.图-2所示为一典型的高频机拓扑。
高频UPS与工频UPS的对比
1. 工频机输入功率因数低、谐波高
工频机UPS采用可控硅半控整流，6脉冲整流UPS输入功率因数低于0.7，谐波高达30%；12脉冲整流UPS输入功率因数最高仅为0.8，谐波高达15%，即使加上谐波处理措施，功率因数最高也只能改善至0.95.相比之下，高频机采用IGBT-PFC全控整流，输入功率因数业界均可做到0.99，谐波电流小于3%.严重的谐波污染不仅可能干扰其他设备无法工作、使控制与保护器件误动作外，而且直接导致投资大幅增加：客户需要购买额外的谐波处理设备降低谐波；如果前端接柴油发电机备电，发电机的容量要配置为UPS容量的2-3倍，同时前级配电器件、线缆等均需要提升20%左右，而高频机只需前端发电机容量配置为UPS容量的1.2-1.5倍即可，配电容量和UPS容量保持一致或略高。
2. 工频机功耗大
有三个因素导致工频UPS效率低于高频UPS.一是工频UPS整流为降压拓扑，器件工作电流大，无论是内部线路无论是线性损耗还是平方损耗都比高频机高；二是因输出需要升压的原因工频机比高频机多内置一个输出变压器，致使工频机效率下降2%-3%左右；三是在实际应用中，为了提高输入功率因数至0.95以上，并降低其注入电网的谐波污染，工频机还要外置一个5次或11次谐波滤波器，效率将再次下降2%-3%.据英国某运营商与西班牙某运营商现网运行统计数据，工频UPS的效率一般在85%左右，相比高频92%左右的运行效率和模块化96%左右的运行效率，导致大量的能量损失。以400kW负载为例，工频机将比高频机年多耗电41万度，比模块化年多耗电近58万度。除此之外，工频UPS还有高谐波、低功率因数等导致配电线缆损耗增大等问题。
3. 工频机体积大、重量重
因为工频机采用低频器件且配置输出变压器，致使UPS体积重量大大增加。以某品牌400kVA工频机和高频机对比，工频机重量是高频机的2.2倍，体积是高频机的1.5倍，在实际运输中可能存在机房门或者走道偏小、电梯载重不够、楼层承重不足等问题，有些情况下甚至需要用吊车装卸，然后破墙而入来安装工频UPS，大大增加了运输时间及成本。
4. 工频机相比高频机在可靠性方面并无优势
工频机和高频机的主要差异体现在整流器和变压器上。工频机整流器采用SCR器件，电压应力小，电流应力大，高频机主要采用IGBT器件，电流应力小，电压应力大。SCR与IGBT目前均为成熟器件，只要应用得当，可靠性并不会有差异。事实上，工频机的逆变部分也是使用IGBT，并没有因此而降低工频机的可靠性，也没有证据证明逆变器是工频机的薄弱环节。从拓扑上讲，工频机用的是相控整流+全桥逆变，高频机一般采用高频整流+半桥逆变。这些拓扑均为电力电子技术上非常常用的拓扑，并不存在谁原理上更可靠的问题，其可靠度取决于设计的水平。
而对于变压器，业界经常能够听到其很多所谓的优点，比如抗冲击能力强、降低零地电压等，可是真的是这样吗？
第一，过载能力强，抗负载冲击能力强。过载能力是IEC62040-3中要求标称的关键指标之一，其强弱可通过实际数据来衡量。表-1所示为同一厂商的工频机与高频机过载能力，由表-1可知，两类机型过载能力并没有区别。
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