那么什么才是“高频机”和“工频机”的准确定义呢?
1 历史的沿革
为了准确界定“高频机”与“工频机”，我们需深入探究这两个术语定义的历史演变过程。
1.1 传统工频经典UPS
上世纪60年代，静态UPS问世，其典型的拓扑结构可参照图1进行了解。
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图1 传统工频UPS拓扑图
观察可知，传统工频UPS系统由多个关键部件构成，包括整流器、逆变器、静态旁路、维修旁路以及逆变输出变压器。其中，逆变输出变压器作为UPS不可或缺的构件kaiyun全站网页版登录，其主要功能在于提升电压水平。由于UPS的关键作用在于提供稳定的电压输出，而其工作过程中整流和逆变环节实际上都是降压过程（涉及功率晶体管的压降和各类损耗），加之在市电电压偏低的情况下，输出电压仍需保持恒定，因此UPS内部必须设置一个专门的升压环节。逆变输出变压器正是承担这一升压功能的组件。
此处存在一个关键性的观点：鉴于不间断电源在任意时刻都必须提供稳定的电压输出，所以UPS系统内部必须设置一个提升电压的步骤。
1.2 高频机概念的出现
在20世纪90年代以前，并未出现对高频UPS与工频UPS的命名争议。然而，到了90年代末期，随着UPS技术的革新，高频UPS的概念应运而生，这一时期推出了无需逆变输出变压器的UPS。其典型的电路拓扑结构如图2所示。
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图2 高频UPS拓扑图
与传统工频UPS的拓扑结构进行对比分析，我们发现这种新型UPS在整流环节增设了BOOST斩波器，使得整流得到的直流电压得以提升至UPS输出所需的电压水平。这样的设计使得逆变器之后的输出变压器得以省略，实现了通过直流电压的提升来替代传统UPS中变压器进行的交流电压提升。
这种不间断电源系统（UPS）的优势在于去除了逆变器输出变压器，从而显著降低了成本，并大幅减少了UPS的体积和重量。此外，在斩波升压阶段加入了功率因数校正技术，使得该UPS的输入功率因数表现出色。
国际上把这种UPS称作无变压器UPS，简称Transformer-less UPS，与之相对的是传统工频UPS，亦称为Transformer UPS，即带有变压器的UPS。在我国，这类设备被分为高频机和工频机，区分依据是整流器的调制频率。无变压器的不间断电源，其整流模块采用高频斩波技术，因此被称为高频机；而配备变压器的UPS则采用相控整流方式，因此被称作工频机。
从这一现象中我们可以看出，引入工频机和高频机的概念，其最初目的是为了辨别不间断电源（UPS）是否配备了逆变器输出变压器。
2歧义的产生
在初期高频机概念提出时，其定义尚能清晰地区分两种UPS的类型。然而，随着UPS技术的持续进步和应用环境要求的演变，原先的定义开始显得不够严密，引发了众多困惑和混淆。
近年来，社会对绿色能源及节能降耗产品的需求持续攀升，UPS技术取得了显著进步，特别是在追求高输入功率因数和低谐波输入的整流技术方面。在这一领域，IGBT整流器的广泛应用成为了技术发展的焦点。
IGBT整流器和SCR整流器在性能上的差异主要体现在两个方面。
SCR（晶闸管）整流器采用相控调制方式，其工作频率局限于工频，导致输入功率因数不高，同时输入电流存在较大的畸变。与之相对，IGBT整流器能够通过调节门极驱动信号来控制IGBT的导通与关闭，其开关频率一般可达到几千赫兹至几十千赫兹。经过调整，该IGBT整流器能够确保输入电流与输入电压的相位同步，同时，输入电流的波形几乎达到正弦波标准云开·全站体育app登录，因此，它具备了极高的输入功率因数和极低的输入电流谐波失真。
IGBT整流器具备提升电压的能力，能够根据需求调整输出的直流电压高低，甚至能够直接提升至800V，以此满足不间断电源输出交流电压的需求；而晶闸管整流器则不具备这一功能。
几种IGBT整流UPS的拓扑结构如图3、图4、图5所示。
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图3 IGBT整流,无输出变压器UPS(高频机)
图3中展示的UPS设备，其市电输入部分经过IGBT进行调制整流处理，随后将直流电压提升至大约800V，再通过逆变器进行调制滤波，最终输出所需的稳定电压。
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图4 IGBT整流,带输出变压器UPS(工频机)
图4中展示的UPS设备，其市电输入部分经过IGBT进行调制整流处理，转换成直流电压（范围在400至500伏之间）kaiyun.ccm，随后通过逆变器进行调制，输出交流电压（大约为310伏），最终通过输出变压器Tr的提升，达到所需的稳定电压水平。
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图5 IGBT整流+输出隔离变压器UPS(高频机)
图5中展示的UPS系统，在图3所展示的UPS输出端额外安装了一台1:1比例的隔离变压器Tr。该变压器的IGBT整流器与图3中的UPS所使用的整流器功能相同，均具备提升电压的功能。
通过拓扑图我们可以直观地观察到，尽管图4与图5中的不间断电源系统（UPS）均配备了输出变压器，然而两者间存在显著差异：图4中的变压器属于逆变器输出变压器，其主要功能是升压，并作为UPS系统的一个组成部分；相对地，图5中的UPS变压器不具备升压功能，它仅相当于在UPS输出端额外增加了一台隔离变压器，属于UPS的辅助设备。
这三种型号的飞机均配备了IGBT整流设备，而这些整流设备均处于高频调制的工作模式。然而，这并不意味着这三种型号的飞机都属于高频机型。显而易见，这样的结论是不成立的。
基于先前提到的工频机与高频机的定义，图3所示的UPS未配备逆变输出变压器，故归类为高频机；图4中的UPS配备了逆变输出变压器，因此被划分为工频机；至于图5的UPS，则是在高频机的基础上增加了输出隔离变压器。
3 结束语
随着UPS技术的进步，单纯依赖整流器的调制频率来界定高频UPS和工频UPS，已经不能准确地区分这两类UPS了。
要准确对这两类UPS进行区分，必须从其拓扑结构入手。观察其拓扑结构，我们发现它们在升压处理方面存在显著差异。带有变压器的UPS，其交流升压是通过逆变器后端的变压器来实现的；而无变压器的UPS，则是通过逆变器前端的直流斩波来进行直流升压。
因此，按照前面提到的标准，若必须对高频或工频进行区分，那么对高频机与工频机的界定如下：采用高频直流斩波方式提升电压的UPS设备被称为高频机；而通过逆变器将直流电转换为交流电，再由输出变压器进行电压提升的UPS设备则被称为工频机。
一台高频机器即便配备了输出变压器，也不宜被称作工频机器，因为该变压器不具备升压功能；同样，即便是使用IGBT整流的工频不间断电源，也不宜被称为高频机器，因为其升压部分是由变压器实现的。
