Bezprzewodowe Źródło Zasilania (UPS): Schemat blokowy i wyjaśnienie
Co to jest UPS (nieprzerwane zasilanie)?
UPS (Uninterruptible Power Supply) to urządzenie elektryczne, które może być używane jako natychmiastowe źródło energii dla podłączonego obciążenia w przypadku awarii głównego źródła zasilania.
W UPS energia jest zwykle przechowywana w latach spadochronowych, bateriach lub super kondensatorach. W porównaniu do innych systemów natychmiastowego zasilania, UPS ma przewagę natychmiastowej ochrony przed przerwami w zasilaniu.
Ma bardzo krótki czas pracy na baterii, jednak ten czas wystarcza, aby bezpiecznie wyłączyć podłączone urządzenia (komputery, sprzęt telekomunikacyjny itp.) lub przełączyć się na rezerwowe źródło zasilania.
UPS może być używany jako urządzenie ochronne dla niektórych sprzętów, które mogą doznać poważnych uszkodzeń lub strat w wyniku nagłej awarii zasilania.
Nieprzerwane zasilanie, zapasowe zasilanie baterią i zapasowe zasilanie lata spadochronowym to inne nazwy często używane dla UPS. Dostępne rozmiary jednostek UPS wahają się od 200 VA, które są używane dla pojedynczego komputera, do wielu dużych jednostek o mocy do 46 MVA.
Główne role UPS
Gdy wystąpi awaria w głównym źródle zasilania, UPS będzie dostarczać energię przez krótki czas. To jest główna rola UPS. Ponadto, może on również korygować niektóre typowe problemy z zasilaniem związane z usługami energetycznymi w różnym stopniu.
Problemy, które mogą być korygowane, to napięcie (trwałe przepiężenie), szum, szybkie obniżenie napięcia wejściowego, zniekształcenia harmoniczne i niestabilność częstotliwości w sieci.
Typy UPS
Ogólnie system UPS jest klasyfikowany na On-line UPS, Off-line UPS i Line interactive UPS. Inne konstrukcje obejmują Standby on-line hybrid, Standby-Ferro, Delta conversion On-Line.
Off-line UPS
Ten UPS jest również nazywany systemem rezerwowym, który oferuje tylko najbardziej podstawowe funkcje. Tutaj, główne źródło to filtrowane AC z sieci (pokazane solidną linią na rysunku 1).
Gdy wystąpi przerwa w zasilaniu, przełącznik transferu wybierze rezerwowe źródło (pokazane przerywaną linią na rysunku 1).
Widzimy więc wyraźnie, że system rezerwowy zaczyna działać tylko wtedy, gdy wystąpi awaria w sieci. W tym systemie, napięcie AC jest najpierw prostowane i przechowywane w akumulatorze połączonym z prostownikiem.
Gdy wystąpi przerwa w zasilaniu, to napięcie DC jest przekształcane na napięcie AC za pomocą inwertera mocy, i jest przesyłane do podłączonego obciążenia.
To jest najtańszy system UPS, który oprócz zapasu zasilania zapewnia ochronę przed przepięciami. Czas transferu może wynosić około 25 milisekund, co jest związane z czasem potrzebnym systemowi UPS do wykrycia utraty napięcia sieciowego. Diagram blokowy jest pokazany poniżej.
On-line UPS
W tym typie UPS stosuje się metodę podwójnej konwersji. Najpierw, wejście AC jest przekształcane w DC poprzez proces prostowania, aby przechować je w akumulatorze ładowalnym.
To napięcie DC jest następnie przekształcane w AC poprzez proces inwersji i podawane do obciążenia lub sprzętu, do którego jest podłączone (rys. 2).
Ten typ UPS jest używany tam, gdzie izolacja elektryczna jest obowiązkowa. Ten system jest nieco droższy ze względu na konstrukcję ciągle działających konwerterów i systemów chłodzenia.
Tutaj, prostownik, który jest zasilany normalnym prądem AC, bezpośrednio napędza inwerter. Stąd też jest znany jako Double conversion UPS. Diagram blokowy jest pokazany poniżej.
Gdy wystąpi awaria zasilania, prostownik nie ma już roli w obwodzie, a stałe zasilanie przechowywane w akumulatorach, które są podłączone do inwertera, jest podawane do obciążenia za pomocą przełącznika transferu.
Po przywróceniu zasilania, prostownik zaczyna ładować akumulatory. Aby zapobiec przegrzewaniu akumulatorów z powodu wysokiej mocy prostownika, prąd ładowania jest ograniczony. W trakcie awarii zasilania głównego, ten system UPS działa z zerowym czasem transferu.
Powodem jest to, że źródło zapasowe działa jako główne źródło, a nie główne wejście AC. Jednak obecność impulsu początkowego i dużego skoku prądu obciążenia może spowodować czas transferu około 4-6 milisekund w tym systemie.
Interaktywny UPS
Dla małych firm i serwerów departamentalnych oraz stron internetowych, używa się interaktywnego UPS. Jest to podobne do off-line UPS.
Różnica polega na dodaniu transformatora zmieniającego tap. Regulacja napięcia jest wykonywana przez ten transformator zmieniający tap, zmieniając tap w zależności od napięcia wejściowego. Dodatkowe filtrowanie w tym UPS prowadzi do mniejszych strat przejściowych. Diagram blokowy jest pokazany poniżej.
Zastosowania UPS
Zastosowania UPS obejmują:
