一、令人百思不得其解的問題

　　一個偶然的機會看到了一本白皮書，據(jù)說這本白皮書頗具權(quán)威性，可以說是候補國標。據(jù)說這是一本指導(dǎo)建立數(shù)據(jù)中心時如何選擇設(shè)備的，可說是一本中立的指導(dǎo)書。當翻閱到有關(guān)UPS選型一節(jié)時，在工頻機型UPS與高頻機型UPS性能比較的一覽表中發(fā)現(xiàn)了兩個數(shù)字，即高頻機型UPS的零地電壓是1.7?10V，而工頻機型UPS的零地電壓都小于1V。不僅吸了一口涼氣！怎么高頻機型UPS發(fā)展到今天還有這么糟糕的指標！現(xiàn)在絕大多數(shù)機房的建設(shè)都要求UPS的零地電壓小于1V，像高頻機型UPS這樣的指標誰還敢要？！不僅要問，具有這種指標的生產(chǎn)廠家是個別的呢還是具有普遍性呢？至少從白皮上看還是具有普遍性。因為作為具有指導(dǎo)意義國標式的白皮書，如果不具普遍性是不能隨便寫進去的?？磥硎蔷哂衅毡樾?，因為白皮書中說“一般會在1.7-10V”之間。關(guān)鍵是：是不是“一般”！是哪一家的“一般”，還是所有高頻機型UPS生產(chǎn)廠家的“一般”？打擊面是不是大了些！但據(jù)筆者了解這1.7-10V的指標值只是個別廠家的不成熟產(chǎn)品初期才會有的！

　　但另一些信息又擁入腦海：據(jù)賽迪顧問顯示，高頻機型UPS的銷售額從2006年的12億元上升到2010年的21.1億元，上升了近76%；而工頻機型UPS則由2006年的14.1億元下滑到2010年的12.7億元，下降了近10%。這就產(chǎn)生了一個疑問，這糟糕的21.1億元高頻機型UPS是如何進入用戶機房的？又是如何通過驗收的？是高頻機型UPS廠家騙了用戶還是用戶不要零地電壓指標了？但在筆者參加驗收的所有機房中還沒有一家放松對零地電壓1V的要求。這是怎么回事呢？百思不得其解。按說高頻機型UPS有這么糟糕的指標，人們應(yīng)該敬而遠之，但奇怪的是還有的公司“不知深淺”地花巨資購買國外高頻機型UPS生產(chǎn)線，難道他們也不在乎這1.7-10V的指標值嗎？這是怎么回事呢？也百思不得其解。在筆者了解的所有高頻機型UPS生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品中，其高頻機型UPS的零地電壓都是小于1V，在筆者參加所有檢測驗收的數(shù)據(jù)機房中，不論是高頻機型UPS還是工頻機型UPS，其的零地電壓也都在1V以下。這么看來上述那1.7-10V的指標值不但不具有普遍性，而且是幾乎很少，即使有也是鳳毛麟角，而且也是很好降下去的，這不是什么技術(shù)難點。比如筆者這幾年中就只遇到一家高頻機型UPS零地電壓是7V，在用戶的要求下筆者用很簡單的方法，花了很小的代價，在不改變原來任何結(jié)構(gòu)和布線的情況下就給降到了0.4V。

　　就是說，在實際中高頻機型UPS的零地電壓有很少廠家的很少不成熟產(chǎn)品才大于1V。話說回來，即使再高也很容易降下去，根本不算什么問題。更沒有必要作為與工頻機型UPS比較的一個劣勢寫在這本白皮書里，那為什么會將這個不是問題的問題大張旗鼓地小題大做呢？更是百思不得其解！

　　二、零地電壓的產(chǎn)生機制

　　圖1示出了交流市電零地電壓圖，圖中AB是零線的長度，R是零線分散電阻，UBE是零地電壓。根據(jù)基爾菏夫定律可以看出零線電流IN是三相電流的矢量和：

　　由于地只是一個參考點，而且零線在變電站就和地接在了一起，所以零地電壓就是零線上的電壓。這樣一來就清楚了，只要減小零線上的電壓就是降低了零地電壓。從式（2）中可以看出只要減小零線上的電阻就可以減小零地電壓，這就可以通過加粗零線來實現(xiàn)，很簡單，實際上在好多地方就是這樣解決的。UPS在工廠里更是很容易地做到1V以下，因為從逆變器到機柜的輸出端距離很短，甚至不到1m，零線加粗非常容易，這根本就不是問題。到了用戶以后，由于布線的關(guān)系，在遠離UPS輸出的地方測零地電壓也許會高一些，那不是UPS的問題；也有的原來沒安裝UPS前的零地電壓就高，也不是UPS的問題。工頻機型UPS由于多了個變壓器，零地電壓高了可以用變壓器次級接地來解決，這是不是優(yōu)勢呢，下面再討論?？傊?，在零地電壓上沒有文章可做。

　　三、零地電壓并不是因為工作頻率的升高而抬高的

　　有的說高頻機型UPS由于采用了高頻率工作才導(dǎo)致零地電壓升高的。高頻是UPS發(fā)展的方向，因為只有高頻才可使原來UPS的體積重量減下來，才能節(jié)約。比如某原來300kVA容量的工頻機型UPS在輸入功率因數(shù)大于0.95情況下的重量是2.2噸，而高頻機型UPS在輸入功率因數(shù)大于0.99情況下的重量才是0.8噸。節(jié)約了1.4噸，這1.4噸都是優(yōu)質(zhì)的鋼材、高純度的紫銅、價格昂貴的稀土元素，等等。所以高頻對節(jié)能減排做出了重大貢獻。對高頻機型UPS水平的衡量標準之一就是看頻率能做到多高，前提是在保持功耗不變的情況下，頻率做得越高，技術(shù)含量就越高。目前工頻機型UPS逆變器的工作頻率基本和高頻機型UPS的差不多，一般不超過10kHz，只有少數(shù)做到了15kHz。只有100kVA一下的高頻機型UPS才可真正做到20kHz以上。所以把零地電壓高看成是零地電壓高的原因不是理由。圖2示出了UPS濾波器解調(diào)原理圖，這個圖不論高頻機還是工頻機都一樣，因為二者逆變器的工作在好多產(chǎn)品中是一樣的，逆變器輸出的脈寬調(diào)制波也是一樣的，所以濾波器參數(shù)也是一樣的。如圖中所示，從逆變器出來的脈寬調(diào)制波高頻調(diào)制電流IH經(jīng)LC濾波器流入零線NN，和零線上的阻抗一起形成零線電壓，即零地電壓。兩類UPS的情況是一樣的。調(diào)制波經(jīng)濾波器后將包含的正弦波電壓解調(diào)出來送到輸出，至于后面接不接變壓器無關(guān)緊要。不過對工頻機UPS而言，由于它的逆變器是全橋電路，就必須加變壓器，否則就沒法使用。

　　四、零地電壓對負載并不構(gòu)成威脅

　　構(gòu)成干擾的三大因素是干擾源、傳遞干擾的途徑和受干擾的設(shè)備，缺一就形不成干擾。實際上零地電壓就根本不是干擾源，就像下水道一樣，不會對流入下水道以前的自來水在城任何污染。再從傳遞干擾的途徑來看，圖3示出了IT負載內(nèi)部電源結(jié)構(gòu)原理圖。

　　從圖中可以看出，具有數(shù)伏零地電壓的220V交流電，進入IT負載的電源后，從到第二級，也許我們還能“追尋”到這一電壓存在的蹤跡，但是經(jīng)過第三級后，由于變壓器的隔離作用，這一共模電壓在變壓器的二次側(cè)被徹底消除，后面的電路已經(jīng)沒有了零線，只有直流的正、負極，所以也就不再存在所謂的零地電壓及產(chǎn)生的干擾的問題。此外，電源都在其輸入端設(shè)有共軛電抗器與Y電容，這一部件基本就可將共模的零地電壓阻隔在IT電源的級以外。

　　可見，零地電壓進入IT負載內(nèi)部后，經(jīng)共軛電抗器抑制后，終結(jié)于內(nèi)部整流器的前端，根本就到達不了IT內(nèi)部CPU、RAM、EPROM和硬盤等的供電端，所以無論多高的零地電壓都根本不可能對數(shù)據(jù)系統(tǒng)造成任何影響。

　　有必要指出的是IT負載電源輸出的12V純凈直流電壓，就是經(jīng)第三級高頻逆變器的高頻變換得到的，其變換頻率通常高達50KHZ~150KHZ，遠高于高頻機UPS的變換頻率，所以高頻變換是IT電源自身的根本，IT負載本身就是一臺典型的“高頻機”。

　　還可以從其它很多方面說明零地電壓形不成干擾的問題。這個問題在我國電信系統(tǒng)已經(jīng)解決，零地電壓的1V禁令也被否定。甚至10V的零地電壓也可在電信系統(tǒng)機房暢行無阻。