Nepřerušované zdroje proudu (UPS): Blokový diagram a vysvětlení

Co je UPS (neprerušované zdroje elektrické energie)?

Neprerušovaný zdroj elektrické energie (UPS) je definován jako elektrické zařízení, které může být použito jako okamžitý zdroj energie pro připojené spotřebiče v případě selhání hlavního zdroje elektrické energie.

V UPS je energie obvykle uchovávána v leteckých hřídelech, bateriích nebo super kapacitorech. V porovnání s jinými systémy okamžitého zásobování elektřinou mají UPS výhodu okamžité ochrany proti přerušení vstupního zdroje energie.

Má velmi krátkou dobu provozu na baterii, ale tato doba je dostatečná k bezpečnému vypnutí připojených zařízení (počítače, telekomunikační zařízení atd.) nebo k zapnutí státního zdroje energie.

UPS lze použít jako ochranné zařízení pro některé hardware, které by mohlo způsobit vážné škody nebo ztráty v případě náhlého výpadku proudu.

Neprerušovaný zdroj energie, zálohování baterií a zálohování leteckých hřídelů jsou další názvy často používané pro UPS. Dostupné velikosti jednotek UPS se pohybují od 200 VA, které se používají pro samostatný počítač, až po několik velkých jednotek až 46 MVA.

Hlavní role UPS

V případě jakéhokoli selhání hlavního zdroje energie UPS poskytne energii na krátkou dobu. Toto je hlavní role UPS. Kromě toho může také opravit některé obecné problémy s dodávkou energie v různém rozsahu.

Problémy, které lze opravit, jsou napětí (trvalé přepětí), šum, rychlé snížení vstupního napětí, harmonické zkreslení a nestabilita frekvence v síti.

Typy UPS

Obecně se systémy UPS dělí na online UPS, offline UPS a interaktivní UPS. Další designy zahrnují hybridní online standby, ferro-resonantní standby a delta konverzní online.

Offline UPS

Tento UPS je také znám jako systém UPS v režimu hotovosti, který nabízí pouze nejzákladnější funkce. Zde je primárním zdrojem filtrovaný AC proud (zobrazeno pevnou čarou na obrázku 1).

Při výpadku proudu přepínač přepne na záložní zdroj (zobrazeno tečkovanou čarou na obrázku 1).

Takže můžeme jasně vidět, že systém v režimu hotovosti začne fungovat pouze v případě selhání hlavního zdroje. V tomto systému je AC napětí nejprve upraveno a uloženo v akumulátoru připojeném k upravovači.

Při výpadku proudu je toto DC napětí převedeno na AC napětí prostřednictvím invertoru a předáno na náklad připojený k němu.

Jedná se o nejlevnější systém UPS, který kromě zálohy poskytuje ochranu proti přechodovým jevům. Čas přepnutí může být asi 25 milisekund, což souvisí s časem, který UPS potřebuje k detekci ztraceného napětí. Schéma bloků je zobrazeno níže.

Online UPS

V tomto typu UPS se používá metoda dvojité konverze. Zde je nejprve AC vstup převeden na DC procesem upravování pro uložení v nabíjecí baterii.

Toto DC je převedeno na AC procesem inverze a podáno na náklad nebo zařízení, ke kterému je připojeno (obrázek 2).

Tento typ UPS se používá tam, kde je elektrická izolace povinná. Tento systém je trochu dražší kvůli návrhu neustále běžících převodníků a chladicích systémů.

Zde upravovač, který je napájen normálním AC proudem, přímo pohání inverzor. Proto je také znám jako dvojitý konverzní UPS. Schéma bloků je zobrazeno níže.

Při výpadku proudu upravovač nemá v obvodě žádnou roli a stabilní energie uložená v bateriích, které jsou připojeny k inverzoru, je podána nákladu prostřednictvím přepínače.

Jakmile je energie obnovena, upravovač začne nabíjet baterie. Aby se zabránilo přehřátí baterií z důvodu vysokého výkonu upravovače, je nabíjecí proud omezen. Během výpadku hlavního zdroje proudu tento systém UPS funguje s nulovým časem přepnutí.

Důvodem je, že záložní zdroj působí jako primární zdroj a ne hlavní AC vstup. Ale přítomnost přetížení proudu a velkého kroku nákladu může vést k času přepnutí asi 4-6 milisekund v tomto systému.

Interaktivní UPS

Pro malé firmy a oddělení serverů a webových služeb se používá interaktivní UPS. Je to více méně stejné jako offline UPS.

Rozdíl spočívá v přidání transformátoru s měnitelnými cívkami transformátoru. Regulace napětí je provedena tímto transformátorem s měnitelnými cívkami změnou tapu v závislosti na vstupním