Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS): Blok Diyagramı ve Açıklama

UPS (Aksamadan Kesintisiz Güç Kaynağı) nedir?

Bir Aksamadan Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS), ana güç kaynağındaki bir arızanın durumunda bağlı yükler için hemen kullanılabilecek bir elektrik ekipmanıdır.

UPS'te enerji genellikle fırlatma tekerleklerinde, pillerde veya süper kondansatörlerde saklanır. Diğer anında güç sağlayıcı sistemlere kıyasla, UPS'ler girdi gücü kesintilerine karşı hemen koruma sağlama avantajına sahiptir.

Çok kısa pil sürme süresine sahip olsa da, bu süre, bağlı cihazları (bilgisayarlar, telekomünikasyon ekipmanları vb.) güvenli bir şekilde kapatmak veya yedek bir güç kaynağını açmak için yeterlidir.

UPS, ani bir güç kesintisiyle ciddi hasar veya kayba neden olabilecek bazı donanımlar için koruyucu bir cihaz olarak kullanılabilir.

Kesintisiz güç kaynağı, pil yedeği ve fırlatma tekerlek yedeği, UPS için sıkça kullanılan diğer isimlerdir. UPS birimlerinin boyutları, tek bir bilgisayar için kullanılan 200 VA'dan, birkaç büyük birime kadar 46 MVA'ya kadar değişmektedir.

UPS'in Başlıca Rolleri

Ana güç kaynağıda herhangi bir arıza olduğunda, UPS kısa bir süreliğine güç sağlar. Bu, UPS'in asıl rolüdür. Buna ek olarak, çeşitli derecelerde'utilite hizmetleriyle ilgili bazı genel güç sorunlarını düzeltebilir.

Düzeltilen sorunlar şunlardır: gerilim artışı (sürekli aşırı gerilim), gürültü, giriş geriliminin hızlı düşmesi, harmonik bozulma ve ana hatta frekansın istikrarsızlığı.

UPS Türleri

Genellikle, UPS sistemi Çevrimiçi UPS, Çevrimdışı UPS ve Hat Etkileşimli UPS olarak sınıflandırılır. Diğer tasarımlar arasında Bekleme Çevrimiçi Hibrit, Bekleme-Ferro, Delta Dönüştürme Çevrimiçi bulunur.

Çevrimdışı UPS

Bu UPS aynı zamanda sadece en temel özellikler sunabilen Bekleme UPS sistemi olarak da adlandırılır. Burada, birincil kaynak filtrelenmiş AC ana hat (şekil 1'de katı çizgili yol ile gösterilmiştir).

Güç kopması olduğunda, transfer anahtarı yedek kaynağı seçer (şekil 1'de kesik çizgili yol ile gösterilmiştir).

Böylece, bekleyen sistemin sadece ana hatta herhangi bir arıza olduğunda çalışacağını açıkça görebiliriz. Bu sistemde, AC gerilimi önce dikdörtgenleştirilir ve dikeyye bağlı depolama pillere aktarılır.

Güç kopması olduğunda, bu DC gerilimi bir güç inverter tarafından AC gerilimine dönüştürülür ve ona bağlı yüklerine aktarılır.

Bu, en ucuz UPS sistemidir ve yedeklemeye ek olarak darbe koruması sağlar. Transfer süresi, UPS sisteminin kaybedilen gerilimi tespit etmesi için gereken süreye benzer şekilde yaklaşık 25 milisaniye olabilir. Blok diyagram aşağıda gösterilmiştir.

Çevrimiçi UPS

Bu tür UPS'de çift dönüşüm yöntemi kullanılır. Burada, ilk olarak AC giriş dikdörtgenleştirilerek yeniden şarj edilebilir batarya için depolanır.

Bu DC, inversiyon işlemiyle AC'ye dönüştürülüp bağlı olan yük veya ekipmana verilir (şekil 2).

Bu tür UPS, elektrik izolasyonunun zorunlu olduğu yerlerde kullanılır. Bu sistem, sürekli çalışan dönüştürücüler ve soğutma sistemleri nedeniyle biraz daha pahalıdır.

Burada, normal AC akım ile beslenen dikdörtgenleştirici doğrudan inverter'i sürüyor. Bu yüzden aynı zamanda Çift Dönüşüm UPS olarak da bilinir. Blok diyagramı aşağıda gösterilmiştir.

Herhangi bir güç arızası olduğunda, dikdörtgenleştirici devrede hiçbir rol oynamaz ve inverter'e bağlı olan pillerde saklanan sabit güç, transfer anahtarı aracılığıyla yüklerine verilir.

Güç tekrar sağlanınca, dikdörtgenleştirici pilleri şarjlamaya başlar. Yüksek güç dikdörtgenleştirici nedeniyle pillerin aşırı ısınmasını önlemek için şarj akımı sınırlıdır. Bir ana güç arızası sırasında, bu UPS sistemi sıfır transfer süresi ile çalışır.

Sebep, yedek kaynak ana kaynak olarak değil, ana AC girişi olarak hareket etmesidir. Ancak, girinti akımı ve büyük yük adım akımı nedeniyle bu sistemde yaklaşık 4-6 milisaniye transfer süresi oluşabilir.

Hat Etkileşimli UPS

Küçük işletmeler ve departmanal sunucular ve web'ler için hat etkileşimli UPS kullanılır. Bu, çevrimdışı UPS ile neredeyse aynıdır.

Fark, tap değiştirme transformer'ın eklenmesidir. Gerilim düzenleme, bu tap-değiştirme transformer tarafından giriş gerilime bağlı olarak tap değiştirilerek yapılır. Bu UPS'de ek filtreleme sağlanarak daha düşük geçici kayıp elde edilir. Blok diyagramı aşağıda gösterilmiştir.