무정전 전원 공급 장치 (UPS): 블록 다이어그램 및 설명
UPS(무정전 전원 공급 장치)란?
무정전 전원 공급 장치(UPS)는 주 입력 전원이 실패할 때 연결된 부하에 즉시 전원을 공급하는 전기 장비로 정의됩니다.
UPS에서 에너지는 일반적으로 플라이휠, 배터리, 또는 슈퍼 콘덴서에 저장됩니다. 다른 즉시 전원 공급 시스템과 비교했을 때, UPS는 입력 전원 중단에 대한 즉각적인 보호라는 이점을 가지고 있습니다.
배터리 작동 시간은 매우 짧지만, 이 시간은 연결된 장치(컴퓨터, 통신 장비 등)를 안전하게 종료하거나 대기 전원을 켤 수 있는 충분한 시간입니다.
UPS는 갑작스러운 전력 중단으로 인해 심각한 손상이나 손실을 일으킬 수 있는 일부 하드웨어를 보호하는 장치로 사용될 수 있습니다.
무정전 전원, 배터리 백업, 플라이휠 백업은 UPS의 다른 이름들입니다. UPS 유닛의 크기는 단일 컴퓨터용 200 VA부터 46 MVA까지 다양한 큰 단위까지 이용 가능합니다.
UPS의 주요 역할
주 전원이 실패하면 UPS는 잠시 동안 전력을 공급합니다. 이것이 UPS의 주요 역할입니다. 또한, 공공 서비스와 관련된 몇 가지 일반적인 전력 문제를 다양한 정도로 수정할 수도 있습니다.
수정할 수 있는 문제들은 전압 급증(지속적인 과전압), 노이즈, 입력 전압의 빠른 감소, 고조파 왜곡, 주파수 불안정 등입니다.
UPS의 종류
일반적으로, UPS 시스템은 온라인 UPS, 오프라인 UPS, 라인 인터랙티브 UPS로 분류됩니다. 다른 설계에는 스탠바이 온라인 하이브리드, 스탠바이 페로, 델타 변환 온라인이 포함됩니다.
오프라인 UPS
이 UPS는 스탠바이 UPS 시스템이라고도하며, 가장 기본적인 기능만 제공합니다. 여기서 기본 소스는 필터링된 AC 메인(도 1의 실선 경로)입니다.
전력 중단이 발생하면 전환 스위치가 백업 소스(도 1의 점선 경로)를 선택합니다.
따라서, 메인에 문제가 발생할 때만 스탠바이 시스템이 작동하기 시작한다는 것을 명확히 볼 수 있습니다. 이 시스템에서는, AC 전압이 먼저 직류화되어 정류기에 연결된 저장 배터리에 저장됩니다.
전력 중단이 발생하면, 이 DC 전압은 전력 인버터를 통해 AC 전압으로 변환되어, 연결된 부하로 전송됩니다.
이것은 가장 저렴한 UPS 시스템이며, 백업뿐만 아니라 서지 보호도 제공합니다. 전환 시간은 약 25밀리초로, UPS 시스템이 유틸리티 전압 손실을 감지하는 데 걸리는 시간과 관련이 있습니다. 블록 다이어그램은 아래에 표시되어 있습니다.
온라인 UPS
이 유형의 UPS에서는 이중 변환 방법이 사용됩니다. 여기서, 먼저 AC 입력이 충전식 배터리에 저장하기 위해 정류 과정을 통해 DC로 변환됩니다.
이 DC는 역변환 과정을 통해 AC로 변환되어, 연결된 부하 또는 장비에 전달됩니다(도 2).
이 유형의 UPS는 전기적 격리가 필수적인 경우에 사용됩니다. 이 시스템은 지속적으로 작동하는 변환기와 냉각 시스템으로 인해 좀 더 비싸게 됩니다.
여기서, 정상적인 AC 전류로 구동되는 정류기는 직접 인버터를 구동합니다. 따라서 이는 이중 변환 UPS라고도 알려져 있습니다. 블록 다이어그램은 아래에 표시되어 있습니다.
전력 실패가 발생하면, 정류기는 회로에서 역할을 하지 않고, 인버터에 연결된 배터리에 저장된 안정적인 전력이 전환 스위치를 통해 부하에 전달됩니다.
전력이 복구되면, 정류기가 배터리를 충전하기 시작합니다. 고전력 정류기로 인해 배터리가 과열되는 것을 방지하기 위해, 충전 전류는 제한됩니다. 메인 전력 중단 시, 이 UPS 시스템은 0밀리초의 전환 시간으로 작동합니다.
이는 백업 소스가 메인 AC 입력이 아닌 주 소스로 작동하기 때문입니다. 그러나 인러시 전류와 큰 부하 스텝 전류의 존재로 인해, 이 시스템에서 약 4-6밀리초의 전환 시간이 발생할 수 있습니다.
라인 인터랙티브 UPS
라인 인터랙티브 UPS는 소규모 사업, 부서별 서버, 웹에 사용됩니다. 이것은 오프라인 UPS와 거의 같습니다.
차이점은 탭 변경 트랜스포머가 추가된 것입니다. 전압 조절은 이 탭 변경 트랜스포머가 입력 전압에 따라 탭을 변경함으로써 수행됩니다. 이 UPS는 추가적인 필터링을 제공하여 일시적인 손실을 줄입니다. 블록 다이어그램은 아래에 표시되어 있습니다.
