انواع سیستم های برق بدون وقفه UPS-بخش اول

شماره تماس : 021-44980501 و 44980502-021 شماره فکس: 44980503-021

انواع سیستم های برق بدون وقفه UPS-بخش اول

0 رای با میانگین امتیاز 0
انواع سیستم های برق بدون وقفه UPS-بخش اول

انواع سیستم های برق بدون وقفه UPS-بخش اول

انواع سیستم های برق بدون وقفه UPS-بخش اول سردرگمی زیادی در بازار در مورد انواع متفاوت سیستم های برقبدون وقفه (UPS) و مشخصات آن ها وجود دارد. در این مطلب سعی می گردد تا هر نوع از این UPS ها به نحو مطلوب معرفی شوند، کاربردهای عملی هر کدام تشریح و مزایا و معایب آن ها لیست گردد. با این اطلاعات، در صورت نیاز به این سیستم ها می توان تصمیمی درست برای انتخاب توپولوژی و ساختار مناسب (Uninterruptible Power Supply) UPS اتخاذ نمود.

تعریف

انواع مختلف UPS و ویژگی های آن ها اغلب باعث ایجاد سردرگمی در انتخاب مدل مناسب برای مراکز داده (Data center) می شود. به عنوان مثال، در این صنعت به طور شایعی به این اعتقاد دارند که تنها دو نوع سیستم UPS به نام های standby UPS (یو پی اس استندبای یا آماده به کار) و on-line UPS (یو پی اس آنلاین یا در مدار) وجود دارد. این دو اصطلاح رایج مورد استفاده، بسیاری از سیستم های UPS موجود را به درستی توصیف نمی کنند.

خیلی از کج فهمی ها در مورد سیستم های UPS، زمانی که انواع مختلف توپولوژی سیستم های UPS به درستی تعریف شوند برطرف می شود. در اینجا رویکردهای طراحی مرسوم شامل توضیح مختصری در مورد اینکه هر توپولوژی چگونه کار می کند مرور می شود. این موضوع به شما کمک می کند که سیستم ها را به درستی شناسایی و مقایسه کنید.

انواع UPS

رویکردهای طراحی متفاوتی برای پیاده سازی سیستم های UPS مورد استفاده قرار می گیرد که هر کدام دارای ویژگی های متمایز عملکردی هستند. رایج ترین انواع آن ها عبارتند از:

  • Standby
  • Line Interactive
  • Standby on-line hybrid
  • Standby-Ferro
  • Double Conversion On-Line
  • Delta Conversion On-Line

Standby UPS

UPS استندبای یا یو پی اس آماده به کار، رایج ترین نوع مورد استفاده برای رایانه های شخصی می باشد. در بلوک دیاگرام به تصویر کشیده شده زیر، ترانسفر سوییچ (کلید تغییر وضعیت) در حالت عادی، برای انتخاب ورودی برق AC فیلتر شده به عنوان منبع برق اصلی تنظیم شده است (مسیر خط ممتد)، و در زمان قطع منبع برق اصلی، به وضعیت باتری/اینورتر به عنوان منبع پشتیبان (backup source) تغییر وضعیت می دهد. وقتی این اتفاق رخ می دهد، سوییچ تغییر وضعیت یا همان ترانسفر سوییچ (Transfer Switch) برای تغذیه بار از طریق منبع برق پشتیبان باتری/اینورتر (مسیر خط چین) باید عمل نماید و تغییر وضعیت دهد. اینورتر تنها زمانی شروع به کار می کند که برق ورودی (شهر) قطع شود و بنابراین نام این نوع سیستم “Standby” می باشد.

Line Interactive UPS

UPS خط تعاملی یا Line Interactive، به تصویر کشیده شده در شکل زیر، رایج ترین طرح مورد استفاده برای کارهای کوچک، سرورهای وب و اداری می باشد. در این طراحی، مبدل باتری به برق AC (battery-to-AC power converter) یا همان اینورتر (Inverter) به طور دائمی و پیوسته به خروجی UPS (بار) متصل می باشد. زمانی که برق ورودی AC در وضعیت نرمال قرار دارد (برق شهر وصل است)، اینورتر به صورت معکوس عمل نموده و شارژ باتری را تأمین می نماید.

زمانی که برق ورودی قطع می شود (برق شهر)، ترانسفر سوییچ یا سوییچ تغییر وضعیت، باز می شود و برق از طریق باتری به سمت خروجی UPS جریان می یابد. با اینورتر همیشه روشن و متصل به خروجی، این طراحی فیلترینگ مضاعفی فراهم می آورد و در نتیجه در مقایسه با توپولوژی UPS استندبای منجر به کاهش حالات گذرای ناشی از سویچینگ می شود.

به علاوه، طراحی Line Interactive معمولاً از یک ترانسفورماتور با قابلیت تغییر دور (tap-changing) استفاده می کند. این موضوع، تنظیم ولتاژ به وسیله تنظیم دورهای ترانسفورماتور با تغییرات ولتاژ ورودی را به سیستم اضافه می کند. زمانی که شرایط ولتاژ پایین وجود دارد تنظیم ولتاژ یک ویژگی مهم می باشد، در غیر این صورت، UPS به حالت باتری تغییر وضعیت می دهد و سپس در نهایت تغذیه بار را قطع می کند. این استفاده مکرر از باتری می تواند موجب خرابی زودرس باتری شود. به هر حال، اینورتر می تواند همچنان طوری طراحی شود که خرابی آن هنوز اجازه برقراری برق از ورودی برق AC به خروجی UPS را بدهد که احتمال وقوع خطا در یک نقطه را حذف و به طور مؤثری امکان داشتن دو مسیر برق دهی مستقل را فراهم می آورد. این ساختار ذاتاً بسیار کارآمد است که این ویژگی منجر به قابلیت اطمینان بالا همزمان با فراهم آوردن امکان حفاظت برق مناسب می گردد.

Standby On-Line Hybrid

UPS نوع standby on-line hybrid یا نوع هیبریدی(ترکیبی) آنلاین استندبای، فناوری مورد استفاده برای بسیاری از UPS های زیر 10kVA است که تحت عنوان "on-line" نامگذاری می گردند. کانورتر یا مبدل DC به DC زمانی که قطعی برق AC (برق شهری) تشخیص داده می شود از طریق باتری روشن و برق دار می گردد، دقیقاً شبیه آنچه در یک Standby UPS وجود دارد. شارژر باتری نیز مانند UPS استندبای کوچک است. به دلیل وجود خازن هایی در UPS ، Dc Combinerهیچ تأخیر ملموسی در هنگام تغییر وضعیت با قطعی برق AC نشان نمی دهد. این طراحی گاهی اوقات با یک کلید تغییر وضعیت (Transfer Switch) به عنوان bypass (میان بر) در زمان بروز یک خطا یا اضافه بار تکمیل می گردد. تصویر زیر این ساختار را نمایش می دهد.

UPS نوع Standby On-Line Hybrid: غیر قابل فهم ترین بخش این ساختار، اعتقاد به این است که مسیر برق اصلی همیشه در مدار "on-line" است. در حالیکه در حقیقت، مسیر برق از باتری به خروجی UPS تنها به صورت نیمه آنلاین "half on-line" می باشد ( بخش اینورتر)، در حالیکه نیمه دیگر "DC-DC converter(بخش با رنگ طوسی)" در وضعیت استندبای می باشد.

Standby-Ferro UPS

UPS نوع Standby-Ferro، شکل غالب UPS در محدوده 3 تا 15kVA می باشد. این طراحی به یک ترانسفورماتور اشباع خاص (Saturating transformer) که سه سیم پیچ (اتصالات برق) دارد وابسته می باشد. مسیر برق اصلی از ورودی AC، با عبور از یک کلید تغییر وضعیت (transfer switch)، عبور از ترانسفورماتور و هدایت به سمت خروجی می باشد. در زمان قطع برق، کلید تغییر وضعیت (ترانسفر سوییچ) باز می شود و اینورتر بار خروجی را تغذیه می کند.

در طراحی UPS نوع Standby-Ferro، اینورتر در وضعیت استندبای (آماده به کار) می باشد و زمانی که برق ورودی قطع می شود و Transfer Switch باز می شود برق دار می گردد. ترانسفورماتور دارای قابلیت خاص فرو-رزونانسی "Ferro-resonant" است که تنظیم ولتاژ محدود و خروجی موجی شکل فراهم می آورد. ایزوله شدن از حالات گذرای برق AC به وسیله فرو ترانسفورماتور (Ferro Transformer) خوب یا حتی بهتر از هر فیلتر در دسترسی است. اما نکته اینجاست که خود فرو ترانسفورماتور حالات اعوجاج و گذرای شدیدی در ولتاژ خروجی به وجود می آورد که می تواند از یک اتصال AC ضعیف بدتر باشد. با اینکه طراحی آن یک UPS استندبای می باشد، این نوع UPS به دلیل اینکه ترانسفورماتور فرو رزونانس ذاتاً ناکارآمد است گرمای زیادی تولید می کند. این ترانسفورماتورها نسبت به ترانسفورماتورهای ایزولاسیون مرسوم بزرگ هستند و بنابراین Standby-Ferro UPS ها عموماً بزرگ و سنگین هستند.

سیستم های UPS نوع Standby-Ferro عموماً به عنوان تجهیزات آنلاین ارائه می شوند، با اینکه کلید تغییر وضعیت (Transfer Switch) دارند، اینورتر در حالت استندبای می باشد و در زمان قطعی برق تغییر وضعیت می دهند.

دلیل اصلی که چرا دیگر سیستم های UPS نوع Standby-Ferro مورد استفاده قرار نمی گیرند این است که اساساً زمانی که وظیفه تأمین برق یک رایانه مدرن را بر عهده دارند می توانند ناپایدار باشند. تمامی سرورها و مسیریاب(روتر) های بزرگ، از منابع تغذیه با "ضریب توان اصلاح شده (Power Factor Corrected)" که در برخی بازه های فرکانسی یک مقاومت وروردی منفی از خود نشان می دهند استفاده می نمایند. زمانی که با مقاومت رزونانس و بالای نسبی ترانسفورماتور فرو رزونانسی کوپل می شوند، می تواند منجر به نوسانات خود به خود و آسیب رسان گردد.

محصولات مرتبط