>>, Stacionarne baterije OPzS, UPS, Vse>>Različne vrste UPS sistemov

Različne vrste UPS sistemov

Na trgu je veliko zmede glede različnih vrst UPS sistemov in njihovih značilnosti. Vsak od teh UPS tipov je definiran, obravnavane so tudi praktične aplikacije vsakega, navedene pa so prednosti in slabosti. S temi informacijami se lahko sprejme odločitev glede ustrezne topologije UPS-a različnih vrst.

Različne vrste UPS sistemov in njihove lastnosti pogosto povzročajo zmedo v industriji podatkovnih centrov. Na primer, splošno je verjetno, da obstajata samo dve vrsti sistemov UPS, in sicer pripravljenost UPS in UPS na spletu. Ta dva pogosto uporabljena izraza ne opisujeta pravilno številnih razpoložljivih sistemov UPS.
Veliko nesporazumov o UPS sistemih se odpravi, ko so različne vrste topologij UPS pravilno identificirane.

Vrste UPS sistemov

Za izvedbo UPS sistemov se uporabljajo različni pristopi oblikovanja, vsak s svojimi značilnostmi učinkovitosti. Najpogostejši pristopi oblikovanja so naslednji:

  • Pripravljenost
  • Interaktivna linija
  • Standby on-line hibrid
  • Pripravljenost-Ferro
  • Dvojna konverzija On-Line
  • Delta konverzija On-Line

UPS za stanje pripravljenosti

Standby UPS sistem je najpogostejši tip, ki se uporablja za osebne računalnike. V blokovnem diagramu, prikazanem na sliki 1, je stikalo za prenos nastavljeno tako, da izbere filtrirani vhod AC kot primarni vir energije (polna pot proge) in preklopi na akumulator / pretvornik kot rezervni vir, če primarni vir ne uspe. Ko se to zgodi, mora stikalo za prenos delovati tako, da preklopi obremenitev na vir napajanja akumulatorja / inverterja (izpraznjena pot). Pretvornik se zažene šele, ko se napajanje izprazni, od tod tudi ime “Pripravljenost”.

Različne vrste UPS sistemov

Slika 1 – UPS stanja pripravljenosti: Glavne prednosti te zasnove so visoka učinkovitost, majhnost in nizki stroški. Z ustreznim filtrom in prenapetostnim tokokrogom lahko ti sistemi zagotovijo tudi ustrezno filtriranje hrupa in zatiranje prenapetosti.

UPS za interaktivno linijo

Linijski interaktivni UPS, prikazan na sliki 2, je najpogostejši model, ki se uporablja za majhne poslovne, spletne in oddelčne strežnike. Pri tej zasnovi je pretvornik napajanja baterije (AC) vedno priključen na izhod UPS sistemov. Delovanje pretvornika v obratnem obratovanju v času, ko je vhodna izmenična napetost normalna, omogoča polnjenje baterije.

Ko se napajalna napetost izklopi, se stikalo za prenos odpre in moč pretoči iz baterije v izhod UPS. Ko je pretvornik vedno vklopljen in priključen na izhod, ta zasnova zagotavlja dodatno filtriranje in zmanjša prehodnost preklapljanja v primerjavi s topologijo UPS v stanju pripravljenosti. Poleg tega linijska interaktivna zasnova običajno vključuje transformator, ki spreminja pipo. To dodaja regulacijo napetosti s prilagajanjem transformatorskih pip, ker se vhodna napetost spreminja. Regulacija napetosti je pomembna značilnost, kadar obstajajo pogoji nizke napetosti, sicer bo UPS prešel na akumulator in nato na obremenitev. Ta pogostejša uporaba baterije lahko povzroči prezgodnjo odpoved baterije. Razsmernik pa je lahko zasnovan tudi tako, da bo njegova okvara še vedno dovoljevala pretok moči od AC vhoda do izhoda, kar odpravlja potencial odpovedi ene točke in učinkovito zagotavlja dve neodvisni napajalni poti. Ta topologija je sama po sebi zelo učinkovita, kar vodi v visoko zanesljivost, hkrati pa zagotavlja vrhunsko zaščito moči.

Različne vrste UPS sistemov

Slika 2 – Interaktivna linija: Visoka učinkovitost, nizki stroški, visoka zanesljivost in možnost popravljanja nizkih ali visokih napetosti omogočajo, da je to prevladujoči tip UPS v razponu moči od 0,5 do 5 kVA.

Standby On-Line Hybrid

Standby On-Line Hybrid je topologija, ki se uporablja za mnoge UPS sisteme pod 10kVA, ki so označeni kot “online”. V stanju pripravljenosti napajalnik DC-DC iz akumulatorja je vklopljen, ko je odkrito napajanje z izmeničnim tokom, tako kot v stanju pripravljenosti UPS. Polnilec za baterije je prav tako majhen, kot v stanju pripravljenosti UPS. Zaradi kondenzatorjev v združevalniku enosmernega toka UPS ne bo imel prenosnega časa med izpadom napajanja. Ta oblika je včasih opremljena z dodatnim stikalom za prenos obvoda med okvaro ali preobremenitvijo. Slika 3 prikazuje to topologijo.

Različne vrste UPS sistemov

Slika 3 – Standby On-Line Hybrid: Najbolj napačno razumljen del te topologije je prepričanje, da je primarna pot vedno “on-line”, ko je dejansko pot od akumulatorja do izhoda le polovica; on-line “(pretvornik), medtem ko druga polovica (pretvornik dc-dc) deluje v stanju pripravljenosti.

Standby-Ferro UPS

Standby-Ferro UPS je bil nekoč prevladujoča oblika UPS v območju 3-15kVA. Ta zasnova je odvisna od posebnega saturacijskega transformatorja, ki ima tri navitja (energetske povezave). Primarna pot moči je iz AC vhoda, prek stikala za prenos, preko transformatorja in do izhoda. V primeru izpada električnega toka se preklopno stikalo odpre in pretvornik prevzame izhodno obremenitev.

Različne vrste UPS sistemov

Slika 4 – Standby-Ferro: Visoka zanesljivost in odlično filtriranje linij so prednosti tega modela. Vendar pa ima zasnova zelo nizko učinkovitost v povezavi z nestabilnostjo pri uporabi z nekaterimi generatorji in novejšimi računalniki, ki so popravljeni s faktorjem moči, zaradi česar se priljubljenost tega modela znatno zmanjša.

Pri Standby-Ferro je pretvornik v stanju pripravljenosti in je pod napetostjo, ko vhodna moč ne uspe in se stikalo za prenos odpre. Transformator ima posebno “Ferro-resonančno” sposobnost, ki zagotavlja omejeno regulacijo napetosti in izhodno “obliko”. Izolacija od AC prehodnih stanj, ki jih zagotavlja transformator Ferro, je tako dobra ali boljša kot kateri koli filter, ki je na voljo. Toda Ferro transformator sam ustvarja izkrivljanje izhodne napetosti in prehodne pojave, ki so lahko slabši od slabe AC ​​povezave. Čeprav je v pripravljenosti UPS po zaslugi, Standby-Ferro ustvarja veliko toplote, ker je Ferro-resonančni transformator sam po sebi neučinkovit. Ti transformatorji so prav tako veliki glede na redne izolacijske transformatorje; tako so v  Standby-Ferro UPS precej velike in težke. Standby-Ferro UPS sistemi so pogosto predstavljeni kot On-Line enote, čeprav imajo preklopno stikalo. Razsmernik deluje v stanju pripravljenosti in kažejo karakteristiko prenosa med izpadom napajanja. Slika 4 ponazarja to topologijo v stanju pripravljenosti.

Glavni razlog, zakaj Stand-by-Ferro UPS sistemi niso več pogosto uporabljeni, je, da so lahko v osnovi nestabilni pri delovanju sodobnega računalniškega napajanja. Vsi veliki strežniki in usmerjevalniki uporabljajo napajalnike, ki so popravljeni s faktorjem moči. Ti predstavljajo negativen vhodni upor v določenem frekvenčnem območju. V povezavi z relativno visoko in resonančno impedanco Ferro transformatorja lahko to povzroči spontana in škodljiva nihanja.

On-line UPS dvojne pretvorbe

To je najpogostejši tip UPS nad 10kVA. Blok diagram dvojnega pretvornika On-Line UPS, prikazan na sliki 5, je enak kot v stanju pripravljenosti, razen da je primarna pot moči pretvornik namesto glavnega izmeničnega toka.

Različne vrste UPS sistemov

Slika 5 – dvojna pretvorba On-Line: Ta UPS zagotavlja skoraj idealne zmogljivosti za električni izhod. Toda stalna obraba močnostnih komponent zmanjšuje zanesljivost v primerjavi z drugimi modeli in energija, ki jo porabi električna neučinkovitost, je pomemben del stroškov življenjskega kroga UPS-a. Prav tako je vhodna moč, ki jo vleče velik polnilec baterij, pogosto nelinearna in lahko ovira napajanje zgradbe ali povzroča težave z rezervnimi generatorji.

Pri načrtovanju dvojne konverzije on-line, napaka na vhodnem AC ne povzroči aktivacije stikala za prenos, ker vhodni AC ni primarni vir, temveč je rezervni vir. Zato med prekinitvijo vhodnega napajanja z električno energijo ne deluje čas prenosa. V načinu delovanja na spletu je čas prenosa, ko se napajanje iz polnilnika / akumulatorja / pretvornika primarnega akumulatorja izprazni. To se lahko zgodi, če kateri koli od blokov na tej poti moči ne uspe. Moč pretvornika lahko tudi na kratko izstopi in povzroči prenos, če je pretvornik izpostavljen nenadnim spremembam obremenitve ali težavam z notranjim krmiljenjem.

Sistemi za dvojno konverzijo On-Line UPS ima čas prenosa, vendar pod drugačnimi pogoji kot v pripravljenosti ali linijski interaktivni UPS sistemi. Medtem ko bodo v stanju pripravljenosti in interaktivnega linijskega UPS-a prikazali čas prenosa, ko pride do izpadov električne energije, bo dvojni pretvornik UPS prikazoval čas prenosa, ko bo prišlo do velikega obremenjevalnega koraka ali udarnega toka. Ta čas prenosa je rezultat prenosa tovora iz pretvornika UPS na obvodni vod. Običajno je ta obvodna črta zgrajena z dvojnim usmerjevalnikom s silicijevim nadzorom (SCR). Ta trdna stikala so zelo hitra, tako podobna kot v stanju pripravljenosti in interaktivni UPS, čas prenosa je zelo kratek, običajno 4-6 milisekund. Tako polnilec baterij kot pretvornik pretvarjata celoten pretok moči tovora v to zasnovo, kar povzroča manjšo učinkovitost in povečano proizvodnjo toplote.

Delta pretvorba On-Line UPS

Ta zasnova UPS sistema, ki je prikazana na sliki 6, je nova tehnologija, ki je bila uvedena za odpravo pomanjkljivosti dvojne konverzije On-Line in je na voljo v območju od 5kVA do 1 MW. Podobno kot pri dvojni pretvorbi On-Line, ima pretvornik On-Line UPS vedno napajalno napetost. Dodatni pretvornik Delta pa prispeva tudi moč izhodu pretvornika. V pogojih okvare AC ali motenj ta oblika kaže vedenje, ki je enako obnašanju dvojne konverzije.

Različne vrste UPS sistemov

On-Line pretvorba Delta UPS

Slika 6 – On-Line pretvorba Delta: V pogojih stabilnega stanja pretvornik Delta omogoča UPS-u, da napaja obremenitev z veliko večjo učinkovitostjo kot projekt dvojne pretvorbe.

Enostaven način za razumevanje energetske učinkovitosti topologije pretvorbe delte je upoštevati energijo, potrebno za dostavo paketa od 4. nadstropja do 5. nadstropja stavbe, kot je prikazano na sliki 7. Tehnologija Delta pretvorbe prihrani energijo s samo prenosom paketa razlika (delta) med začetno in končno točko. On-line UPS dvojne pretvorbe pretvori napajanje v baterijo in nazaj, medtem ko pretvornik Delta premakne komponente energije iz vhoda v izhod.

Različne vrste UPS sistemov

Slika 7 – Analogija pretvorbe dvojne konverzije in pretvorbe Delta

Pri zasnovi Delta konverzije on-line, Delta Converter deluje z dvojno rabo. Prvi je nadzor lastnosti vhodne moči. Ta aktivni sprednji konec črpa moč v sinusoidnem načinu, kar zmanjšuje harmoniko, ki se odraža na uporabnost. To zagotavlja optimalne pogoje za vodovodne in generatorske sisteme ter zmanjšuje obrabo ogrevanja in sistema v distribucijskem sistemu. Druga funkcija pretvornika Delta je polnjenje akumulatorja UPS-a z napajanjem in pretvorbo v ustrezno napetost za polnjenje enosmernega toka.

Delta pretvornik On-Line UPS sistem zagotavlja enake izhodne lastnosti kot dvojna konverzija On-Line. Vendar pa so vhodne značilnosti zelo različne. S popolno korekcijo faktorja moči je načrtovanje na osnovi delta konverzije tako za nadzor vhodne moči kot za nadzor izhodne moči. Najpomembnejša prednost je znatno zmanjšanje izgub energije. Krmiljenje vhodne moči omogoča tudi združljivost UPS z vsemi agregati in zmanjšuje potrebo po ožičenju in prevelikem številu generatorjev.

Tehnologija Delta Conversion On-Line je edina osnovna tehnologija UPS, ki je danes zaščitena s patenti in zato verjetno ni na voljo pri širokem krogu dobaviteljev UPS.

Zaključek UPS sistemov

Različne vrste UPS so primerne za različne aplikacije in da ni ene vrste UPS, ki je idealna za vse aplikacije. Z različnimi topologijami UPS na trgu danes, bodo te smernice pomagale jasno zmedo o tem, kako deluje vsaka topologija ter prednosti in slabosti vsake od njih. Obstajajo pomembne razlike pri oblikovanju UPS med razpoložljivimi izdelki na trgu, s teoretičnimi in praktičnimi prednostmi za različne pristope. Kljub temu pa osnovna kakovost izvedbe in kakovosti izdelave pogosto prevladujejo pri določanju končne uspešnosti, dosežene pri uporabi odjemalca.

ZAHTEVAJ PONUDBO
VEČ O UPS sistemih
Od |2019-07-26T11:23:58+02:00julij 26th, 2019|Novice + članki, Stacionarne baterije OPzS, UPS, Vse|Komentarji so izklopljeni za Različne vrste UPS sistemov