Nguồn điện không gián đoạn (UPS): Sơ đồ khối & Giải thích
UPS (Nguồn điện không gián đoạn) là gì?
Một Nguồn điện không gián đoạn (UPS) được định nghĩa là một thiết bị điện có thể được sử dụng như một nguồn điện ngay lập tức cho tải kết nối khi có sự cố trong nguồn điện chính.
Trong UPS, năng lượng thường được lưu trữ trong các bánh xe quay, ắc quy, hoặc siêu dung. So với các hệ thống cung cấp điện ngay lập tức khác, UPS có ưu điểm bảo vệ ngay lập tức chống lại sự gián đoạn nguồn điện đầu vào.
Nó có thời gian chạy bằng pin rất ngắn; tuy nhiên, thời gian này đủ để đóng cửa an toàn các thiết bị kết nối (máy tính, thiết bị viễn thông, v.v.) hoặc chuyển sang nguồn điện dự phòng.
UPS có thể được sử dụng như một thiết bị bảo vệ cho một số phần cứng có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng hoặc mất mát do sự gián đoạn điện đột ngột.
Nguồn điện không gián đoạn, Nguồn điện dự phòng và Nguồn điện dự phòng bánh xe quay là những tên gọi khác thường được sử dụng cho UPS. Kích thước của các đơn vị UPS có sẵn dao động từ 200 VA, được sử dụng cho một máy tính độc lập, đến các đơn vị lớn lên đến 46 MVA.
Các vai trò chính của UPS
Khi có sự cố trong nguồn điện chính, UPS sẽ cung cấp điện trong một thời gian ngắn. Đây là vai trò chính của UPS. Ngoài ra, nó cũng có thể khắc phục một số vấn đề điện chung liên quan đến dịch vụ công cộng ở mức độ khác nhau.
Các vấn đề có thể được khắc phục bao gồm điện áp tăng đột ngột (quá điện áp kéo dài), tiếng ồn, giảm nhanh điện áp đầu vào, méo hài và sự bất ổn về tần số trên lưới điện.
Các loại UPS
Nhìn chung, hệ thống UPS được phân loại thành UPS trực tuyến, UPS ngoại tuyến và UPS tương tác dòng. Các thiết kế khác bao gồm Hybrid trực tuyến ngoại tuyến, Ferro ngoại tuyến, Chuyển đổi Delta trực tuyến.
UPS ngoại tuyến
UPS này còn được gọi là hệ thống UPS chờ, chỉ cung cấp các tính năng cơ bản nhất. Ở đây, nguồn chính là AC đã lọc (được hiển thị bằng đường liền trong hình 1).
Khi có sự gián đoạn điện, công tắc chuyển đổi sẽ chọn nguồn dự phòng (được hiển thị bằng đường đứt nét trong hình 1).
Vì vậy, chúng ta có thể thấy rõ ràng rằng hệ thống chờ chỉ bắt đầu hoạt động khi có sự cố trên lưới điện. Trong hệ thống này, điện áp AC được chỉnh lưu và lưu trữ trong ắc quy được kết nối với bộ chỉnh lưu.
Khi có sự gián đoạn điện, điện áp DC này được chuyển đổi thành điện áp AC bằng cách sử dụng bộ nghịch đảo điện, và được chuyển đến tải kết nối với nó.
Đây là hệ thống UPS rẻ nhất và cung cấp bảo vệ chống sét bổ sung ngoài việc dự phòng. Thời gian chuyển đổi có thể khoảng 25 miligiây, liên quan đến thời gian mà hệ thống UPS cần để phát hiện điện áp đã mất. Sơ đồ khối được hiển thị dưới đây.
UPS trực tuyến
Trong loại UPS này, phương pháp chuyển đổi kép được sử dụng. Ở đây, đầu tiên, điện áp AC đầu vào được chuyển đổi thành DC bằng quá trình chỉnh lưu để lưu trữ trong ắc quy có thể sạc lại.
DC này được chuyển đổi thành AC bằng quá trình nghịch đảo và đưa đến tải hoặc thiết bị được kết nối (hình 2).
Loại UPS này được sử dụng khi yêu cầu cách ly điện là bắt buộc. Hệ thống này có giá cao hơn một chút do thiết kế của các bộ chuyển đổi hoạt động liên tục và hệ thống làm mát.
Ở đây, bộ chỉnh lưu được cấp điện bằng dòng điện AC bình thường đang điều khiển trực tiếp bộ nghịch đảo. Vì vậy, nó còn được gọi là UPS chuyển đổi kép. Sơ đồ khối được hiển thị dưới đây.
Khi có sự cố điện, bộ chỉnh lưu không có vai trò trong mạch và điện ổn định được lưu trữ trong ắc quy được kết nối với bộ nghịch đảo được chuyển đến tải thông qua công tắc chuyển đổi.
Khi điện được khôi phục, bộ chỉnh lưu bắt đầu sạc ắc quy. Để ngăn ắc quy bị nóng quá mức do bộ chỉnh lưu công suất cao, dòng sạc được giới hạn. Trong trường hợp hỏng hóc nguồn điện chính, hệ thống UPS này hoạt động với thời gian chuyển đổi bằng không.
Lý do là nguồn dự phòng hoạt động như nguồn chính, không phải là nguồn AC chính. Tuy nhiên, sự xuất hiện của dòng điện khởi động và dòng điện tải bước lớn có thể dẫn đến thời gian chuyển đổi khoảng 4-6 miligiây trong hệ thống này.
UPS tương tác dòng
UPS tương tác dòng được sử dụng cho các máy chủ kinh doanh nhỏ và bộ phận web. Điều này gần như giống như UPS ngoại tuyến.
Sự khác biệt là việc thêm biến áp thay đổi tap. Biến áp thay đổi tap. Điều chỉnh điện áp được thực hiện bởi biến áp thay đổi tap bằng cách thay đổi tap tùy thuộc vào điện áp đầu vào. Lọc bổ sung được cung cấp trong UPS này, kết quả là tổn thất tạm thời thấp hơn. Sơ đồ khối được hiển thị dưới đây.
