Neprekidna napajanja (UPS): Blok dijagram i objašnjenje

Šta je UPS (Neprekidna napajanja)?

Neprekidno napajanje (UPS) definisano je kao električni uređaj koji se može koristiti kao odmah izvor struje za povezani opterećenje kada dođe do otkaza glavnog ulaznog izvora struje.

U UPS-u, energija je obično skladištena u ležnjicama, baterijama, ili super kapacitorima. U poređenju sa drugim sistemima odmah napajanja, UPS ima prednost odmah zaštite protiv prekida ulazne struje.

Ima vrlo kratko vreme rada na bateriji; međutim, to vreme je dovoljno da se sigurno isključi povezano opremo (računari, telekomunikaciona oprema itd.) ili da se uključi rezervni izvor struje.

UPS se može koristiti kao zaštitni uređaj za neku hardversku opremu koja može dovesti do ozbiljnog oštećenja ili gubitka uz nagle prekid struje.

Neprekidni izvor struje, rezervni izvor struje i ležnjica su drugi nazivi često korišćeni za UPS. Dostupne veličine UPS jedinica se kreću od 200 VA koje se koriste za pojedinačni računar do nekoliko velikih jedinica do 46 MVA.

Glavne uloge UPS-a

Kada dođe do nekog otkaza glavnog izvora struje, UPS će pružati struju za kratko vreme. To je glavna uloga UPS-a. Pored toga, može takođe da ispravi neke opšte probleme struje vezane za javne usluge u različitim stepenima.

Problemi koji se mogu ispraviti su napon (trajno previsok napon), šum, brzo smanjenje ulaznog napona, harmonijska deformacija i nestabilnost frekvencije u mreži.

Vrste UPS-a

Obično, UPS sistem se klasifikuje u On-line UPS, Off-line UPS i Line interactive UPS. Ostali dizajni uključuju Standby on-line hibrid, Standby-Ferro, Delta konverzija On-Line.

Off-line UPS

Ovaj UPS se takođe zove Standby UPS sistem koji može dati samo najosnovnije funkcionalnosti. Ovde, primarni izvor je filtrirana AC mreža (prikazana crtom u slici 1).

Kada dođe do prekida struje, prekidač prelaza će izabrati rezervni izvor (prikazan crticama u slici 1).

Tako možemo jasno videti da će stand-by sistem početi da radi tek kada dođe do nekog otkaza u mreži. U ovom sistemu, AC napon se prvo pretvara i skladišti u akumulator spojen na rektifikator.

Kada dođe do prekida struje, ovaj DC napon se pretvara u AC napon pomoću pretvarača snage, i prenosi se na opterećenje spojeno na njega.

Ovo je najjeftiniji UPS sistem i pruža zaštitu od talasa unaprijed, pored rezervnog izvora. Vreme prelaza može biti oko 25 milisekundi, što se može odnositi na vreme potrebno UPS sistemu da detektuje gubitak naponskog nivoa u mreži. Blok dijagram je prikazan ispod.

On-line UPS

U ovom tipu UPS-a, koristi se metoda dvostruke konverzije. Ovde, prvo AC ulaz se pretvara u DC procesom rektifikacije za skladištenje u punjive baterije.

Ovaj DC se pretvara u AC procesom inverzije i prenosi se na opterećenje ili opremu na koju je spojen (slika 2).

Ovaj tip UPS-a koristi se tamo gde je električna izolacija obavezna. Ovaj sistem je malo skuplji zbog dizajna stalno radnog pretvarača i sistema hlađenja.

Ovde, rektifikator koji se napaja normalnim AC strujom direktno pokreće inverzor. Zbog toga se takodje naziva dvostruka konverzija UPS. Blok dijagram je prikazan ispod.

Kada dođe do prekida struje, rektifikator nema ulogu u krugu i stabilna struja skladištena u baterijama spojenim na inverzor se prenosi na opterećenje putem prekidača prelaza.

Kada se struja vrati, rektifikator počinje da puni baterije. Da bi se spriječilo pregrejavanje baterija zbog visoke snage rektifikatora, ograničena je punioca struja. Tijekom prekida glavne struje, ovaj UPS sistem radi s nultim vremenom prelaza.

Razlog je što rezervni izvor djeluje kao primarni izvor, a ne glavni AC ulaz. Međutim, prisustvo struje uvaljanja i velike struje koraka opterećenja može dovesti do vremena prelaza od oko 4-6 milisekundi u ovom sistemu.

Line Interactive UPS

Za male poslovne i departmanske servere i web stranice, koristi se interaktivni UPS. Ovo je više manje isto kao i off-line UPS.

Razlika je u dodatku promenljivog transformatora. Regulacija napona se obavlja ovim promenljivim transformatorom menjanjem tapova u zavisnosti od ulaznog napona. Dodatna filtracija u ovom UPS-u rezultira nižim transijentnim gubitcima. Blok dijagram je prikazan ispod.