Ononderbroken stroomvoorziening (UPS): Blokschema & Uitleg
Wat is een UPS (Uninterruptible Power Supply)?
Een ononderbroken stroomvoorziening (UPS) wordt gedefinieerd als een elektrisch apparaat dat onmiddellijk als energiebron kan dienen voor de aangesloten belasting wanneer er een storing is in de hoofdvoeding.
Bij een UPS wordt de energie meestal opgeslagen in vliegwielenergie, accu's of super condensatoren. In vergelijking met andere onmiddellijke stroomvoorzieningsystemen biedt een UPS het voordeel van onmiddellijke bescherming tegen onderbrekingen in de invoerstroom.
Het heeft een zeer korte batterijduur, maar deze tijd is voldoende om de aangesloten apparatuur (computers, telecommunicatieapparatuur, enz.) veilig uit te schakelen of om een noodvoeding in te schakelen.
Een UPS kan worden gebruikt als beschermend apparaat voor hardware die ernstige schade of verlies kan veroorzaken bij plotseling stroomuitval.
Ononderbroken stroomvoorziening, batterijbackup en vliegwielbackup zijn andere namen die vaak worden gebruikt voor een UPS. De beschikbare grootte van UPS-eenheden varieert van 200 VA, die wordt gebruikt voor een solo computer, tot grote eenheden tot 46 MVA.
Belangrijke rollen van een UPS
Wanneer er een storing is in de hoofdvoeding, zal de UPS voor een korte tijd stroom leveren. Dit is de primaire rol van een UPS. Daarnaast kan het ook sommige algemene stroomproblemen gerelateerd aan nutsvoorzieningen in verschillende mate corrigeren.
De problemen die kunnen worden gecorrigeerd zijn spanningspieken (gehandhaafde overvoltage), ruis, snelle daling van de invoerspanning, harmonische vervorming en instabiliteit van de frequentie in het netwerk.
Soorten UPS
Over het algemeen wordt het UPS-systeem ingedeeld in On-line UPS, Off-line UPS en Line Interactive UPS. Andere ontwerpen omvatten Standby on-line hybride, Standby-Ferro, Delta conversion On-Line.
Off-line UPS
Deze UPS wordt ook wel standby UPS-systeem genoemd, dat slechts de meest basale functies biedt. Hierbij is de primaire bron de gefilterde AC-hoofdvoeding (weergegeven in de solide pad in figuur 1).
Bij stroomonderbreking selecteert de overschakelaar de backupbron (weergegeven in de gestreepte lijn in figuur 1).
Dus we kunnen duidelijk zien dat het stand-by systeem pas begint te werken wanneer er een storing in de hoofdvoeding is. In dit systeem wordt de AC-spanning eerst gereguleerd en opgeslagen in de opslagaccu die aan de regelaar is aangesloten.
Bij stroomonderbreking wordt deze DC-spanning omgezet in AC-spanning door middel van een omvormer, en wordt deze overgedragen naar de aangesloten belasting.
Dit is het goedkoopste UPS-systeem en het biedt bovendien surgescherming. De overschakeltijd kan ongeveer 25 milliseconden zijn, wat gerelateerd is aan de tijd die het UPS-systeem nodig heeft om de stroomonderbreking in het netwerk te detecteren. Het blokdiagram is hieronder weergegeven.
On-line UPS
In dit type UPS wordt de dubbele conversiemethode gebruikt. Hierbij wordt eerst de AC-invoer omgezet in DC door rectificatie voor opslag in de herlaadbare accu.
Deze DC wordt omgezet in AC door de omzetting en gegeven aan de belasting of het apparaat waarmee het is verbonden (figuur 2).
Dit type UPS wordt gebruikt waar elektrische isolatie verplicht is. Dit systeem is iets duurder vanwege het ontwerp van constant lopende omvormers en koelsystemen.
Hierbij wordt de regelaar die wordt aangedreven met de normale AC stroom rechtstreeks de omvormer aangedreven. Daarom wordt het ook wel dubbele conversie-UPS genoemd. Het blokdiagram is hieronder weergegeven.
Bij stroomonderbreking speelt de regelaar geen rol in het circuit en wordt de constante stroom opgeslagen in de accu's die aan de omvormer zijn aangesloten, via de overschakelaar aan de belasting gegeven.
Zodra de stroom is hersteld, begint de regelaar de accu's op te laden. Om oververhitting van de accu's door de krachtige regelaar te voorkomen, wordt de laadstroom beperkt. Tijdens een hoofdstroomonderbreking werkt dit UPS-systeem met nul overschakeltijd.
De reden hiervoor is dat de back-upbron fungeert als primaire bron en niet de hoofd-AC-invoer. Maar de aanwezigheid van inrush-stroom en grote belastingsprongstroom kan in dit systeem resulteren in een overschakeltijd van ongeveer 4-6 milliseconden.
Line Interactive UPS
Voor kleine bedrijven en afdelingsservers en webs wordt de line interactive UPS gebruikt. Dit is meer of minder hetzelfde als de off-line UPS.
Het verschil is de toevoeging van een tap-wisselende transformator. Spanselregeling wordt gedaan door deze tap-wisselende transformator door de tap te veranderen afhankelijk van de invoer spanning. Extra filtering wordt in deze UPS toegepast, wat resulteert in lagere tijdelijke verliezen. Het blokdiagram is hieronder weergegeven.
