Источники бесперебойного питания

1 Периферийные устройства

1.1  Источники бесперебойного питания

Назначение источников бесперебойного питания - обеспечить работу нагрузки при полном отключении электропитания (UPS - Uninterruptible Power Supply или ИБП - источник бесперебойного питания).

ИБП делятся на:

1. Централизованные ИБП, которые предполагают централизованное преобразование, стабилизацию и распределение энергии для питания потребителей (установка одного или несколь­ких работающих в параллель или в горячем резерве ИБП, одного или нескольких дизель — генераторов - такая структура ИБП рекомендуется для применения на крупных объектах).

2. Децентрализованную установку маломощных офисных ИБП для каждого защищаемого прибора (ПК и др. оборудование).

По мощности ИБП делятся на:

малой и средней мощности (с полной мощностью 3-5 кВА);

Рекомендуемые материалы

средней мощности (с полной мощностью 5-10 кВА);

большой мощности (с полной мощностью 10-1000 кВА).

ИБП малой и средней мощности делятся на три категории:

резервные (off-line или standby);

линейно-интерактивные (line-interactive);

ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line).

Off-Line — схема построения ИБП, характерная наличием преобразователя (инвертора), который формирует выходное напряжение только при работе от аккумуляторной батареи (АБ) В нормальном режиме работы, нагрузка питается напряжением сети. Достоинство схемы — простота и экономичность, недостаток — нет стабилизации входного напряжения при работе в нормальном режиме и относительно большое время переключения на АБ в аварийном режим работы.

Line-Interactive — схема построения ИБП, подобная схеме Off-Line. Отличие лишь в том, что на входе имеется ступенчатый стабилизатор (бустер- booster), на основе автотрансформатора (используется в ИБП, построенных по схеме «Line-Interactive» и работать на повышение или понижение напряжения.

On-Line — схема построения ИБП, характерная наличием двойного преобра­зования входного напряжения и постоянно работающего инвертора. В нормальном режиме работы входное переменное напряжение преобразу­ется в постоянное, а затем с помощью инвертора снова преобразуется в переменное. Недостатки ИБП по схеме On-Line: сложность, высокая стоимость, а двойное преобразование энергии несколько снижает КПД. ИБП по схеме On-Line используют для питания файловых серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей и оборудования с повы­шенными требованиями к качеству электропитания.

Инвертор — устройство преобразующее постоянное напряжение в перемен­ное.

Рисунок 1.1 - Схема классического ИБП

ИБП, относящиеся к данной группе, могут быть поделены на две подгруппы: standby hybrid UPS и standby-ferro UPS  (гибридные и феррорезонансные).

Рисунок 1.2 – Структурная схема UPS Off-Line

Основным узлом феррорезонансных моделей ИБП (рисунок 1.3) является феррорезонансный трансформатор, который имеет две первичных обмотки (рисунок 1.4). В нормальном режиме работы напряжение от сети поступает через переключатель на одну из первичных обмоток трансформатора, а при сбое питания - от аккумулятора через преобразователь на другую.

Рисунок 1.3 - Феррорезонансный ИБП

Наличие феррорезонансного преобразования позволяет гарантировать высокий уровень гальванической развязки, практически синусоидальную форму выходного напряжения, а также исключить в электропитании импульсные помехи /7/.

Рисунок 1.4 – Коммутация первичных обмоток трансформатора

Линейно-интерактивные (line-interactive) работают аналогично Off-Line, но имеют дополнительную возможность ступенчатой стабилизации при длительных про­седаниях входного напряжения с помощью бустера (обычно посредством пере­коммутации первичных обмоток входного трансформатора).

Схема, поясняющая принцип действия ИБП, использующих топологию line-interactive (интерактивные ИБП), приведена на рисунке 1.5. Одним из основных отличий от классической топологии ИБП является Smart-Boost. Это позволяет  при кратковременных провалах (brownout) напряжения до 12% от номинального не переходить на питание от аккумуляторов, а “вытягивать” уровень выходного напряжения за счет усиления входного.

Рисунок 1.5  – Линейно-интерактивный ИБП

ИБП с двойным преобразованием напряжения (рисунок 1.6). Постоянно включенные ИБП (работающие в режимах on-line)  обеспечивают энергоснабжение подключенных устройств от батареи аккумуляторов через преобразователь напряжения независимо от состояния электросети, в то время как резервные ИБП переходят на такой режим работы только при полном отключении внешнего питающего напряжения.

Эти ИБП  (on-line) обладают наилучшими характеристиками, в них нагрузка получает питание всегда от инвертора. Инвертор получает постоянное напряжение от сетевого выпрямителя или аккумулятора, схема обеспечивает высокую стабильность напряжения при питании как от сети, так и от аккумулятора.

Рисунок 1.6 – Структурная схема UPS On-Line

Для соединения с ИБП (за исключением встраиваемых) используются обычно либо специальный интерфейс,  либо стандартный последовательный интерфейс RS-232.

Источники бесперебойного питания имеют следующие параметры:

* выходная мощность;

* число фаз входного и выходного напряжения;

* форму выходного напряжения;

* порог переключения;

* время переключения на резервное питание  (обычно 1-10 мс);

* время работы от резервного источника;

Рекомендация для Вас - Дыхательная система.

* телеметрия;

* телеуправление;

* планирование включения и выключения.

Телеметрия. Информация о состоянии питающей сети, батареи и других узлов, температуре внутри ИБП, величине нагрузки и т. д. передается в систему сбора, обработки и отображения информации. Система может прогнозировать время работы от батарей.

Телеуправление. Двунаправленный интерфейс с ИБП обеспечивает подачу управляющих команд - отключение, запуск диагностических тестов и т.д.

Планирование включения и выключения. Администратор может задать график работы сервера, указывая время включения и отключения питания на каждый день недели.