ระบบป้อนไฟฟ้าไม่หยุด (UPS): แผนผังและคำอธิบาย
อุปกรณ์สำรองไฟฟ้า (Uninterruptible Power Supply) คืออะไร?
อุปกรณ์สำรองไฟฟ้า (Uninterruptible Power Supply) หรือ UPS ถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานทันทีสำหรับโหลดที่เชื่อมต่อเมื่อมีการล้มเหลวของแหล่งพลังงานหลัก
ใน UPS พลังงานมักจะถูกเก็บไว้ในวงจรหมุนเร็ว แบตเตอรี่ หรือ คอนเดนเซอร์ ขนาดใหญ่ เมื่อเทียบกับระบบจ่ายไฟทันทีอื่น ๆ UPS มีข้อได้เปรียบในการปกป้องจากการขาดแคลนพลังงานจากแหล่งพลังงานหลักได้อย่างทันท่วงที
มันมีเวลาทำงานบนแบตเตอรี่สั้นมาก แต่เวลานี้เพียงพอสำหรับการปิดเครื่องที่เชื่อมต่อ (คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์สื่อสาร ฯลฯ) อย่างปลอดภัย หรือเปิดใช้งานแหล่งพลังงานสำรอง
UPS สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันสำหรับฮาร์ดแวร์บางประเภทที่อาจทำให้เกิดความเสียหายหรือสูญเสียอย่างรุนแรงหากมีการหยุดชะงักของพลังงานอย่างฉับพลัน
แหล่งพลังงานไม่หยุด การสำรองแบตเตอรี่ และการสำรองวงจรหมุนเร็วเป็นชื่ออื่น ๆ ที่ใช้บ่อยสำหรับ UPS ขนาดของ UPS ที่มีอยู่มีตั้งแต่ 200 VA ซึ่งใช้สำหรับคอมพิวเตอร์เดียวไปจนถึงหน่วยขนาดใหญ่หลายแห่งสูงสุด 46 MVA
บทบาทหลักของ UPS
เมื่อมีการล้มเหลวของแหล่งพลังงานหลัก UPS จะจ่ายพลังงานเป็นเวลาสั้น ๆ นี่คือบทบาทหลักของ UPS นอกจากนี้ยังสามารถแก้ไขปัญหาพลังงานทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับบริการสาธารณูปโภคในระดับต่าง ๆ ได้
ปัญหาที่สามารถแก้ไขได้คือ แรงดันไฟฟ้า สูงเกินไป (แรงดันไฟฟ้าคงที่สูงเกินไป) ความรบกวน การลดลงอย่างรวดเร็วของแรงดันไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผิดปกติ และความไม่เสถียรของความถี่ในระบบไฟฟ้าหลัก
ประเภทของ UPS
โดยทั่วไปแล้วระบบ UPS ถูกแบ่งออกเป็น On-line UPS, Off-line UPS และ Line interactive UPS แบบอื่น ๆ รวมถึง Standby on-line hybrid, Standby-Ferro, Delta conversion On-Line
Off-line UPS
UPS ชนิดนี้ยังเรียกว่า Standby UPS ซึ่งสามารถให้เฉพาะคุณสมบัติพื้นฐานเท่านั้น ที่นี่ แหล่งพลังงานหลักคือ AC mains ที่ผ่านการกรอง (แสดงเป็นเส้นทึบในรูปที่ 1)
เมื่อมีการขาดแคลนพลังงาน สวิตช์โอนจะเลือกแหล่งพลังงานสำรอง (แสดงเป็นเส้นประในรูปที่ 1)
ดังนั้นเราสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนว่าระบบ stand by จะทำงานเฉพาะเมื่อมีการล้มเหลวของระบบหลัก ในระบบนี้ แรงดันไฟฟ้า AC จะถูกแปลงเป็น DC และเก็บไว้ในแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับเรคติไฟเออร์
เมื่อมีการขาดแคลนพลังงาน แรงดันไฟฟ้า DC นี้จะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้า AC โดยใช้ อินเวอร์เตอร์พลังงาน และถูกส่งไปยังโหลดที่เชื่อมต่อ
นี่คือระบบ UPS ที่ถูกที่สุดและมันให้การป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงเกินไปนอกเหนือจากการสำรอง พื้นที่โอนสามารถประมาณ 25 มิลลิวินาที ซึ่งเกี่ยวข้องกับเวลาที่ระบบ UPS ใช้ในการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าที่หายไป แผนภาพแสดงด้านล่าง
On-line UPS
ในประเภทของ UPS นี้ ใช้วิธีการแปลงสองครั้ง ที่นี่ แรงดันไฟฟ้า AC ขาเข้าจะถูกแปลงเป็น DC โดยกระบวนการเรคติไฟเออร์เพื่อเก็บไว้ในแบตเตอรี่ที่ชาร์จใหม่ได้
DC นี้จะถูกแปลงเป็น AC โดยกระบวนการอินเวอร์ชันและส่งไปยังโหลดหรืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ (รูปที่ 2)
UPS ประเภทนี้ใช้ในสถานที่ที่ต้องการความแยกทางไฟฟ้า ระบบนี้มีราคาสูงขึ้นเนื่องจากการออกแบบที่ต้องทำงานตลอดเวลาและระบบทำความเย็น
ที่นี่ เรคติไฟเออร์ที่ใช้ไฟ AC กระแสไฟฟ้า ปกติกำลังขับเคลื่อนอินเวอร์เตอร์โดยตรง ดังนั้นจึงเรียกว่า Double conversion UPS แผนภาพแสดงด้านล่าง
เมื่อมีการขาดแคลนพลังงาน เรคติไฟเออร์ไม่มีบทบาทในวงจร และพลังงานที่สะสมอยู่ใน แบตเตอรี่ ที่เชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์จะถูกส่งไปยังโหลดโดยใช้สวิตช์โอน
เมื่อพลังงานกลับมา เรคติไฟเออร์จะเริ่มชาร์จแบตเตอรี่ เพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากการร้อนเกินไปเนื่องจากเรคติไฟเออร์ที่มีกำลังสูง กระแสชาร์จจะถูกจำกัด ระหว่างการขาดแคลนพลังงานหลัก ระบบ UPS นี้ทำงานด้วยเวลาโอนศูนย์
เหตุผลคือ แหล่งพลังงานสำรองทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักไม่ใช่ AC input หลัก แต่การมีกระแสไฟฟ้าเริ่มต้นและการเปลี่ยนแปลงกระแสโหลดที่ใหญ่สามารถทำให้เกิดเวลาโอนประมาณ 4-6 มิลลิวินาทีในระบบนี้
Line Interactive UPS
สำหรับธุรกิจขนาดเล็กและเซิร์ฟเวอร์ของแผนกและเว็บไซต์ Line Interactive UPS ถูกใช้ นี่คือเหมือนกับ Off-line UPS แต่เพิ่มเติมด้วย tap-changing ทรานสฟอร์เมอร์ การควบคุมแรงดันไฟฟ้า ทำโดย tap-changing ทรานสฟอร์เมอร์โดยการเปลี่ยน tap ตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แรงดันไฟฟ้า ระบบ UPS นี้ให้การกรองเพิ่มเติมทำให้การสูญเสียชั่วขณะลดลง แผนภาพแสดงด้านล่าง
