Uninterruptible Power Supply (UPS): Block Diagram & Explanation توکوی بی‌وقفه: دیاگرام بلوکی و توضیحات

چیست UPS (منبع تغذیه غیر قطع شونده)?

یک منبع تغذیه غیر قطع شونده (UPS) به عنوان یک قطعه از تجهیزات برقی تعریف می‌شود که در صورت بروز خرابی در منبع تغذیه اصلی، می‌تواند به عنوان یک منبع تغذیه فوری برای بار متصل شده استفاده شود.

در یک UPS، انرژی معمولاً در دینام‌های پروازی، باتری‌ها یا سوپر خازنه‌ها ذخیره می‌شود. در مقایسه با سیستم‌های تغذیه فوری دیگر، UPS مزیت محافظت فوری در برابر قطعیات تغذیه ورودی را دارد.

این سیستم زمان کاری کوتاهی روی باتری دارد؛ اما این زمان کافی است برای خاموش کردن ایمن دستگاه‌های متصل (کامپیوترها، تجهیزات مخابراتی و غیره) یا روشن کردن یک منبع تغذیه پشتیبان.

UPS می‌تواند به عنوان یک دستگاه محافظ برای برخی از سخت‌افزارها که ممکن است با قطعی تغذیه ناگهانی آسیب جدی یا ضرر ببینند، استفاده شود.

منبع تغذیه غیرقطع شونده، باتری پشتیبان و دینام پروازی پشتیبان نام‌های دیگری هستند که معمولاً برای UPS استفاده می‌شوند. اندازه‌های موجود UPS از 200 VA که برای یک کامپیوتر تکی استفاده می‌شود تا چند واحد بزرگ تا 46 MVA متفاوت است.

نقش‌های اصلی یک UPS

وقتی که هر گونه خرابی در منبع تغذیه اصلی رخ می‌دهد، UPS برای مدت کوتاهی تغذیه را تأمین می‌کند. این نقش اصلی UPS است. علاوه بر این، می‌تواند برخی از مشکلات تغذیه عمومی را با درجات مختلف اصلاح کند.

مشکلاتی که می‌توانند اصلاح شوند عبارتند از ولتاژ (افزایش ناگهانی ولتاژ)، نویز، کاهش سریع ولتاژ ورودی، تحریف هارمونیک و ناپایداری فرکانس در شبکه.

نوع‌های UPS

به طور کلی، سیستم UPS به سه دسته تقسیم می‌شود: UPS آنلاین، UPS آفلاین و UPS تعاملی خط. طراحی‌های دیگر شامل هیبرید آنلاین آفلاین، آفلاین-فرورو، تبدیل دلتا آنلاین.

UPS آفلاین

این UPS همچنین به عنوان سیستم UPS آماده به کار یا آفلاین شناخته می‌شود که تنها ویژگی‌های اساسی را ارائه می‌دهد. در اینجا، منبع اصلی AC فیلتر شده (نشان داده شده با مسیر جامد در شکل 1) است.

وقتی که قطعی تغذیه رخ می‌دهد، سوئیچ انتقال منبع پشتیبان (نشان داده شده با مسیر نقطه‌چین در شکل 1) را انتخاب می‌کند.

بنابراین می‌توان به وضوح دید که سیستم آماده به کار فقط زمانی که هر گونه خرابی در شبکه رخ می‌دهد، شروع به کار می‌کند. در این سیستم، ولتاژ AC ابتدا مستقیم شده و در باتری متصل به مستقیم‌کننده ذخیره می‌شود.

وقتی که قطعی تغذیه رخ می‌دهد، این ولتاژ DC توسط یک مبدل توان به ولتاژ AC تبدیل شده و به بار متصل به آن منتقل می‌شود.

این کم‌هزینه‌ترین سیستم UPS است و علاوه بر تغذیه پشتیبان، محافظت از افزایش ولتاژ را نیز ارائه می‌دهد. زمان انتقال می‌تواند حدود 25 میلی‌ثانیه باشد که مربوط به زمانی است که سیستم UPS برای تشخیص ولتاژ AC که از دست رفته است، لازم است. نمودار بلوکی در زیر نشان داده شده است.

UPS آنلاین

در این نوع UPS، روش تبدیل دوگانه استفاده می‌شود. در اینجا، ابتدا ولتاژ AC ورودی به DC تبدیل شده و برای ذخیره در باتری شارژ‌پذیر مستقیم می‌شود.

این DC توسط فرآیند معکوس‌سازی به AC تبدیل شده و به بار یا تجهیزات متصل به آن (شکل 2) داده می‌شود.

این نوع UPS در مکان‌هایی که جدا کردن الکتریکی الزامی است استفاده می‌شود. این سیستم به دلیل طراحی مبدل‌های مداوم و سیستم‌های خنک‌سازی کمی گران‌تر است.

در اینجا، مستقیم‌کننده که با جریان AC معمولی تغذیه می‌شود مستقیماً مبدل معکوس را می‌راند. بنابراین به آن UPS تبدیل دوگانه نیز گفته می‌شود. نمودار بلوکی در زیر نشان داده شده است.

وقتی که هر گونه قطعی تغذیه رخ می‌دهد، مستقیم‌کننده در مدار نقشی ندارد و تغذیه ثابت ذخیره شده در باتری‌ها که به مبدل معکوس متصل شده‌اند، توسط سوئیچ انتقال به بار داده می‌شود.

هر وقت تغذیه بازگردانده می‌شود، مستقیم‌کننده شروع به شارژ کردن باتری‌ها می‌کند. برای جلوگیری از گرم شدن باتری‌ها به دلیل مستقیم‌کننده با توان بالا، جریان شارژ محدود می‌شود. در حین قطعی تغذیه اصلی، این سیستم UPS با زمان انتقال صفر عمل می‌کند.

دلیل این امر این است که منبع پشتیبان به عنوان منبع اصلی عمل می‌کند و نه ورودی AC اصلی. اما وجود جریان اولیه و جریان بزرگ بار می‌تواند منجر به زمان انتقال حدود 4-6 میلی‌ثانیه در این سیستم شود.

UPS تعاملی خط

برای سرورهای کوچک کسب و کار و وب‌ها، UPS تعاملی خط استفاده می‌شود. این تقریباً مشابه با UPS آفلاین است.