Usbrydelig strømforsyning (UPS): Blokdiagram & Forklaring
Hvad er en UPS (Uninterruptible Power Supply)?
En UPS (unafbrudt strømforsyning) defineres som et elektrisk udstyr, der kan bruges som en øjeblikkelig strømforsyning til den forbundne belastning, når der opstår en fejl i hovedstrømforsyningen.
I en UPS lagres energien generelt i flyhjul, batterier eller super kapacitorer. Når man sammenligner med andre øjeblikkelige strømforsyninger, har UPS fordel af øjeblikkelig beskyttelse mod afbrydelser i indgangsstrømmen.
Den har en meget kort batteritid, men denne tid er nok til at lukke ned de forbundne apparater (computere, telekommunikationsudstyr osv.) sikkert eller slå en reservestrømforsyning til.
En UPS kan bruges som et beskyttelsesenhed for hardware, der kan forårsage alvorlig skade eller tab ved pludselig strømnedbrydelse.
Unafbrudt strømforsyning, batterireserve og flyhjulsreserve er andre navne, der ofte bruges for UPS. De tilgængelige størrelser på UPS-enheder rækker fra 200 VA, der bruges til en enkelt computer, til flere store enheder op til 46 MVA.
Hovedroller for en UPS
Når der opstår en fejl i hovedstrømforsyningen, vil UPS levere strøm for en kort periode. Dette er den primære rolle for en UPS. Udover dette kan den også korrigere nogle almindelige strømproblemer relateret til forsyningsvirksomhed i varierende grader.
De problemer, der kan rettes, er spænding spike (varig overspænding), støj, hurtig reduktion i indgangsspænding, harmonisk forvrængning og frekvensens ustabilitet i nettet.
Typer af UPS
Generelt er UPS-systemet inddeles i On-line UPS, Off-line UPS og Line interactive UPS. Andre design inkluderer Standby on-line hybrid, Standby-Ferro, Delta konvertering On-Line.
Off-line UPS
Denne UPS kaldes også Standby UPS-system, som kun kan give de mest grundlæggende funktioner. Her er den primære kilde det filtrerede AC-mains (vist i solid linje i figur 1).
Når der opstår en strømnedbrydelse, vælger overførselskontakten reservestrukturen (vist i stiplet linje i figur 1).
Vi kan tydeligt se, at stand-by systemet først begynder at virke, når der opstår en fejl i mains. I dette system rektificeres først AC-spændingen og lagres i den forbundne ladesparende batteri.
Når der opstår en strømnedbrydelse, omdannes denne DC-spænding til AC-spænding ved hjælp af en effektomformer, og overføres til den forbundne belastning.
Dette er det billigste UPS-system, og det giver surgesbeskyttelse ud over reserve. Overførselstiden kan være omkring 25 millisekunder, hvilket kan relateres til den tid, det tager UPS-systemet at registrere den utilgængelige spænding, der er tabt. Blokdiagrammet vises nedenfor.
On-line UPS
I denne type UPS anvendes dobbeltkonverteringsmetoden. Her omdannes først AC-indgangen til DC ved rektifieringsproces for at lagre det i genopladeligt batteri.
Denne DC omdannes til AC gennem inversion og gives til den forbundne belastning (figur 2).
Denne type UPS anvendes, hvor elektrisk isolation er obligatorisk. Dette system er lidt dyrere pga. konstante løbende konvertere og kølesystemer.
Her driver rektifieren, der er forsynet med normal AC strøm direkte inverteren. Derfor kaldes det også Double conversion UPS. Blokdiagrammet vises nedenfor.
Når der opstår en strømnedbrydelse, har rektifieren ingen rolle i kredsløbet, og den stabile strøm, der er lagret i batterier, der er forbundet til inverteren, gives til belastningen ved hjælp af overførselskontakt.
Når strømmen er genoprettet, begynder rektifieren at oplade batterierne. For at forhindre, at batterierne overophedes på grund af den høje effektrektifier, begrænses opladningsstrømmen. Under en hovedstrømnedsbrydelse fungerer dette UPS-system med nul overførselstid.
Grunden er, at reservesystemet fungerer som hovedsystemet og ikke den primære AC-indgang. Men tilstedeværelsen af indstrøm og stor belastningsstrøm kan føre til en overførselstid på ca. 4-6 millisekunder i dette system.
Line Interactive UPS
Til små virksomheder og afdelingsservere og websider bruges line interactive UPS. Dette er mere eller mindre det samme som off-line UPS.
Forskellen er tilføjelsen af tap-changing transformator. Spændingsregulering udføres af denne tap-changing transformator ved at ændre tap afhængigt af indgangs spænding. Yderligere filtrering ydes i denne UPS, hvilket resulterer i lavere transienttab. Blokdiagrammet vises nedenfor.
