Oavbruten strömförsörjning (UPS): Blockdiagram och förklaring

Vad är en UPS (oavbruten strömförsörjning)?

En oavbruten strömförsörjning (UPS) definieras som ett elektriskt utrustning som kan användas som omedelbar strömkälla till den anslutna belastningen när det finns ett avbrott i huvudströminmatningen.

I en UPS lagras energin vanligtvis i flyghjul, batterier, eller super kondensatorer. När man jämför med andra system för omedelbar strömförsörjning har UPS fördelen med omedelbar skydd mot avbrott i inmatningsströmmen.

Den har mycket kort drifttid på batteri; men denna tid räcker för att säkert stänga av den anslutna apparaturen (datorer, telekommunikationsutrustning etc) eller för att slå på en reservströmkälla.

UPS kan användas som skyddsutrustning för vissa hårdvaror som kan orsaka allvarlig skada eller förlust vid plötsligt strömavbrott.

Oavbruten strömförsörjning, batterireserv och flyghjulsreserv är andra namn som ofta används för UPS. De tillgängliga storlekarna på UPS-enheter varierar från 200 VA som används för en ensam dator till flera stora enheter upp till 46 MVA.

Uppdrag för en UPS

När det finns något fel i huvudströmkällan kommer UPS att leverera ström under en kort tid. Detta är det primära syftet med UPS. Utöver detta kan den också kunna korrigera vissa generella strömsproblem relaterade till nätströmtjänster i olika grader.

De problem som kan korrigeras är spänningstoppar (sustinerad överspänning), brus, snabb minskning av ingångsspänning, harmonisk distorsion och frekvensinstabilitet i nätet.

Typer av UPS

Generellt sett delas UPS-system in i Online-UPS, Offline-UPS och Linjeinteraktiv-UPS. Andra designar inkluderar Standby-onlin-hybrid, Standby-Ferro, Delta-konvertering On-Line.

Offline-UPS

Denna UPS kallas också standby-UPS-system som endast kan ge de mest grundläggande funktionerna. Här är huvudkällan den filtrerade växelströmmen (visad med solid linje i figur 1).

När det inträffar ett strömavbrott väljer omkopplingskontakten reservkällan (visad med streckad linje i figur 1).

Så vi kan tydligt se att standby-systemet börjar fungera först när det finns något fel i nätet. I detta system rektifieras växelströmmen först och lagras i batteriet som är anslutet till rektifieraren.

När strömavbrott inträffar konverteras denna likström till växelström genom en omvandlare, och överförs till lasten som är ansluten till den.

Detta är det billigaste UPS-systemet och det ger skydd mot överspänningar utöver reserv. Överföringstiden kan vara omkring 25 millisekunder vilket kan kopplas till tiden det tar för UPS-systemet att upptäcka att nätets spänning har försvunnit. Blockdiagrammet visas nedan.

Online-UPS

I denna typ av UPS används dubbelkonverteringsmetod. Här konverteras först växelströminmatningen till likström genom rektifieringsprocessen för att lagra den i återladdningsbara batteri.

Denna likström konverteras till växelström genom processen inversion och ges till lasten eller utrustningen som den är ansluten (figur 2).

Denna typ av UPS används där elektrisk isolering är obligatorisk. Detta system är lite mer dyrt på grund av designen med konstantt körande konverterare och kylsystem.

Här drivs rektifieraren som är förseglad med normal växelström direkt inverteraren. Därför kallas det också Dubbelkonverterings-UPS. Blockdiagrammet visas nedan.

När det inträffar något strömavbrott har rektifieraren ingen roll i kretsen och den stabiliserade strömmen som lagras i batterierna som är anslutna till inverteraren ges till lasten genom överföringsswitchen.

När strömmen återställs börjar rektifieraren ladda batterierna. För att förhindra att batterierna överhettas på grund av högspänning rektifieraren begränsas laddströmmen. Under ett huvudströmavbrott fungerar detta UPS-system med noll överföringstid.

Anledningen är att reservkällan agerar som primär källa och inte huvudväxelströminmatningen. Men närvaron av inruschande ström och stort laststegström kan resultera i en överföringstid på omkring 4-6 millisekunder i detta system.

Linjeinteraktiv-UPS

För små företag och afdelningsservrar och webbsidor används linjeinteraktiv-UPS. Detta är mer eller mindre samma sak som offline-UPS.

Skillnaden är tillägget av spänningsändring transformator. Spänningsreglering utförs av denna tap-changing transformer genom att ändra tap beroende på ingångsspänning. Ytterligare filtrering ger denna UPS lägre transientförlust. Blockdiagrammet visas nedan.