فیلیوس

منبع تغذیه بدون وقفه UPS برق اضطراری

برق اضطراری ups منبع تغذیه بدون وقفه فیلیوس filioos

لزوم استفاده از UPS و نحوه عملکرد آن

کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع اعوجاجات لحظه ای یا دائم، نمونه هایی از مشکلات ایجاد شده بر روی شبکه های برق شهری می باشد. دستگاه های الکترونیکی پیشرفته و حساس نظیر سیستم های کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و پزشکی، با توجه به کاربردهای ویژه و حساسی که دارند، نیازمند تجهیزات ضروری مانند منبع تغذیه بدون وقفه UPS و نسبتا دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تأمین نماید. در واقع UPS دستگاهی است که زمان ایجاد شرایط غیر متعارف برای تغذیه اصلی به کمک منبع تغذیه پشتیبان، توان الکتریکی را به صورت بدون وقفه، مطمئن و با کیفیت بالا برای بارهای متصل به آن فراهم می کند.

قطعی برق منبع تغذیه UPS فیلیوس filioos

انواع سیستم های منبع تغذیه بدون وقفه UPS

سیستم منبع تغذیه بدون وقفه UPS شامل دو مدل استاتیک و دینامیک می باشد. در مدل استاتیک از مبدل های الکترونیک قدرت و در مدل دینامیک از تجهیزات الکترومکانیکی مانند موتور و ژنراتور استفاده می شود. همچنین ترکیب این دو مدل تحت عنوان مدل هیبرید یا ترکیبی مطرح است.

در مدل استاتیک استفاده از ادوات الکترونیک قدرت در فرکانس های بالا موجب افزایش سرعت پاسخ گذرا و کاهش THD ولتاژ خروجی می شود. همچنین این مدل از بازده و قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است. مشکلات ذاتی این مدل، عملکرد ضعیف در مورد بارهای غیرخطی و نامتقارن و قیمت زیاد آن می باشد.

این مدل UPS به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شود:

  • آماده به کار
  • برخط Online
  • در تعامل با خط line Interactive

در ادامه نحوه عملکرد و ویژگی های هر یک از این سه مدل بیان خواهد شد.

برق اضطراری منبع تغذیه UPS فیلیوس filioos

منبع تغذیه بدون وقفه UPS مدل آماده به کار

منبع تغذیه بدون وقفه UPS مدل آماده به کار شامل اینورتر، بانک باتری، یکسوساز یا شارژر و کلید می باشد. در بعضی موارد برای بهبود ولتاژ خروجی از فیلتر نیز استفاده می شود. در شرایط عادی توان مورد نیاز بار به طور مستقیم و بدون هیچ تبدیلی از خط اصلی تأمین شده و همزمان باتری ها نیز در حال شارژ می باشد (عملکرد عادی). هنگام وقوع خطا بار از طریق کلید به اینورتر متصل شده و با استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری ها تغذیه می شود (عملکرد انرژی ذخیره شده). مدت زمان انتقال از عملکرد عادی به عملکرد انرژی ذخیره شده که وابسته به زمان شروع به کار اینورتر می باشد، معمولا کمتر از ۱۰ میلی ثانیه است. تا زمانیکه تغذیه اصلی به شرایط مطلوب برسد بار از طریق باتری ها تغذیه می شود.

منبع تغذیه UPS آماده به کار فیلیوس آموزش مهندسی برق قدرت filioos

منبع تغذیه UPS آماده به کار

این مدل دارای طراحی ساده، قیمت کم و اندازه کوچک می باشد. با این وجود دارای معایبی نیز از قبیل عدم ایزولاسیون بار از خط، عدم تنظیم ولتاژ خروجی، زمان انتقال زیاد و عملکرد ضعیف برای بارهای غیر خطی می باشد.

منبع تغذیه بدون وقفه UPS برخط Online

منبع تغذیه بدون وقفه UPS مدل برخط شامل یکسوساز، اینورتر، بانک باتری و کلید می باشد. در شرایط عادی و غیر عادی، بار از طریق اینورتر تغذیه می شود. یکسوساز به طور پیوسته باتری ها را شارژ کرده و می تواند در اصلاح ضریب توان نیز مؤثر باشد. زمان وقوع خطا اینورتر از انرژی ذخیره شده در باتری ها استفاده می کند. در نتیجه در این مدل زمان انتقال از عملکرد عادی به عملکرد انرژی ذخیره شده وجود ندارد و این امر مهمترین نتیجه مدل برخط می باشد. زمان اضافه بار یا خرابی و تعمیر UPS، بار از طریق کلید استاتیک تغذیه می شود.

منبع تغذیه UPS برخط فیلیوس آموزش مهندسی برق قدرت filioos

منبع تغذیه UPS برخط

معمولا این مدل با توجه به ساختار ساده و شارژ پیوسته باتری های آن، از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است. در این مدل دامنه و فرکانس ولتاژ خروجی و ورودی از هم مستقل می باشد، در نتیجه ولتاژ خروجی با کیفیت بهتری حاصل می شود و همچنین امکان تنظیم فرکانس خروجی وجود دارد. یکسوساز علاوه بر تغذیه بار، باتری را نیز شارژ می کند، بنابراین به یکسوساز با توان نامی بالا نیاز است که منجر به افزایش قیمت این مدل می شود.

با توجه به اینکه در شرایط عادی بار از مسیر یکسوساز و اینورتر تغذیه می شود و در واقع دو تبدیل AC / DC و DC / AC انجام می شود، بازده این مدل به نسبت دو مدل دیگر کمتر است.

منبع تغذیه بدون وقفه UPS مدل در تعامل با خط

منبع تغذیه بدون وقفه UPS مدل در تعامل با خط شامل مبدل دوطرفه، بانک باتری و کلید استاتیک می باشد. در شرایط عادی بار از خط تغذیه شده و باتری ها نیز از طریق مبدل دوطرفه (حالت یکسوساز) شارژ می شود. مبدل می تواند به عنوان فیلتر توان اکتیو، مدار اصلاح ضریب توان و رگولاتور ولتاژ خروجی نیز مؤثر باشد. زمان وقوع خطا بار توسط کلید استاتیک از خط جدا شده و توسط مبدل دوطرفه (حالت اینورتر) از باتری ها تغذیه می شود.

منبع تغذیه UPS در تعامل با خط فیلیوس filioos

منبع تغذیه UPS در تعامل با خط

از مزایای این مدل نسبت به مدل برخط می توان به سادگی، قابلیت اعتماد بالا، قیمت کم و بازده بالا با توجه به یک مرحله تبدیل انرژی اشاره کرد. این مدل به خودی خود شامل رگولاتور ولتاژ می باشد و قابلیت حل اکثر مشکلات اضافه یا کمبود ولتاژ را، بدون استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری ها دارد. بنابراین مزیت دیگر کاهش تعداد مراتب استفاده از باتری است که موجب افزایش طول عمر آن می شود.

یکی از مشکلات این مدل عدم ایزولاسیون مؤثر بار از خط می باشد که به کمک ترانسفورماتور قابل حل است، هرچند موجب افرایش قیمت، اندازه و وزن این مدل می شود. امکان تنظیم فرکانس خروجی در شرایط عادی نیز وجود ندارد و با توجه به اتصال موازی اینورتر به بار شکل موج ولتاژ خروجی مناسب نمی باشد.

از ویژگی های یک UPS ایده آل می توان به ولتاژ خروجی سینوسی با حداقل THD و مستقل از تغییرات ولتاژ ورودی و بار، عملکرد برخط با مفهوم زمان انتقال صفر از حالت عادی به پشتیبان و برعکس، جریان ورودی سینوسی با حداقل THD، ضریب توان واحد، قابلیت اعتماد بالا، بازده بالا، نویز کم، ایزولاسیون الکتریکی، نیاز به حداقل تعمیر و نگهداری، اندازه کوچک و قیمت ارزان اشاره کرد.

برق اضطراری منبع تغذیه UPS فیلیوس filioos

ارزیابی منبع تغذیه بدون وقفه UPS

اولین و مهمترین عامل در ارزیابی عملکرد منبع تغذیه بدون وقفه UPS کیفیت ولتاژ خروجی است. ولتاژ خروجی باید سینوسی با THD کمتر از پنج درصد حتی در مورد بارهای غیر خطی و نامتقارن باشد. به علاوه باید پاسخ گذرای خوبی به تغییرات ناگهانی بار داشته باشد و قابلیت رگولاسیون ولتاژ خروجی را نیز داشته باشد. ساختارهای الکترونیک قدرت به ویژه مدل برخط دارای بهترین عملکرد می باشد. در این مدل اینورتر به صورت سری با بار قرار گرفته و تغذیه پیوسته بار را بر عهده دارد. در مدل در تعامل با خط اینورتر به صورت موازی با بار می باشد و فقط در حالت انرژی ذخیره شده، عملکردی مانند مدل برخط دارد.

عامل مهم دوم THD و ضریب توان جریان ورودی است. برای کاربردهای توان بالا از روش اصلاح ضریب توان استفاده می شود. در این روش از کنترل کننده PWM برای یکسوساز، یا از مبدل DC/ DC استفاده می شود که فقط در مورد مدل های برخط و آماده به کار کاربرد دارد. اصلاح ضریب توان در مدل در تعامل با خط با کنترل زاویه توان بین ولتاژ ورودی و خروجی انجام می شود. بنابراین برای اصلاح THD جریان ورودی، استفاده از فیلتر یا مبدل از قبل تنظیم شده در قسمت ورودی UPS ضروری است.

برق اضطراری منبع تغذیه UPS فیلیوس filioos

انتقال زمان در منبع تغذیه بدون وقفه UPS

عامل دیگر در ارزیابی عملکرد UPS زمان انتقال است. از این دیدگاه مدل برخط با توجه به قابلیت ذاتی در تغذیه پیوسته بار و در نتیجه زمان انتقال صفر بهترین گزینه می باشد. در مدل در تعامل با خط، این زمان وابسته به زمان لازم برای انتقال توان از باتری ها به بار از طریق اینورتر می باشد. در مدل آماده به کار این زمان طولانی تر و وابسته به زمان لازم برای تشخیص خطا و شروع به کار اینورتر می باشد. یکی از قسمت های مهم منبع تغذیه بدون وقفه UPS بانک باتری است که نقش مهمی در قیمت، اندازه و وزن کلی آن دارد. بنابراین طراحی باتری و شارژر آن باید به گونه ای باشد که عمر باتری افزایش و قیمت، اندازه و وزن آن کاهش یابد. معمولا بانک باتری در معرض ولتاژهای بزرگی است که منجر به کاهش قابلیت اعتماد و افزایش قیمت می شود.

علاوه بر این ریپل ولتاژ باس DC ممکن است توسط باتری ها جذب شود که موجب کاهش عمر آن می شود. برای حل این مشکلات می توان از مبدل دوطرفه به عنوان رابط میان بانک باتری و باس DC استفاده کرد. به این ترتیب در انتخاب سطح ولتاژ بانک باتری درجه آزادی بیشتری فراهم شده و موجب کاهش قیمت، اندازه و وزن آن می شود. همچنین تأثیر ریپل ولتاژ باس DC با فرکانس ۱۲۰-۱۰۰ هرتز در فرآیند شارژ باتری ها به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

با توجه به مطالب فوق مدل برخط اصلاح شده به منظور عملکرد هرچه بهتر سیستم UPS مطابق با شکل زیر معرفی شده است.

فیلیوس

برق قدرت

نوشته‌های مرتبط

دیدگاه‌ها

*
*