آشنایی با UPS

UPS

دستگاهی الکترونیکی است به منظور تامین پیوسته انرژی برای دستگاههای مصرف کننده که به اختلالات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و به دلیل ضرورت و حساسیتهای فوق العاده زیاد جزو تجهیزات حیاتی مجموعه های کامپیوتری ، مخابراتی ، کنترل و ابزار دقیق ، آزمایشگاهی و بیمارستانی می باشند .

کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ ، تغییر فرکانس ، انواع اعوجاج لحظه ای یا دائم ، نمونه هایی ازمشکلات ایجاد شده بر روی شبکه های برق شهری می باشند . 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 و نسبتا دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید . در کشورهای پیشرفته علیرغم قطع برق شهر ، دستگاه UPS از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب می شود .

به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتـشاش در برق شهر بخش کنترل کامپیوتر ، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد ( Restart ) کامپیوتر می گردد . لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظـه RAM سیستم وجود دارد ، از بین رفته و زیان های جبران ناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین می رود .

در مورد سایر سیستمهای حساس نظیر دستگاههای مخابراتی و شبکه های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه ، هماهنگی بخشهای مختلف دستگاه بهم خورده و بر اثر قطع و وصل های متوالی ، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد می شود ، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می گردد . با توجه به مطالب فوق ، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس را بر عهده گیرد ، نمایان می شود .

این دستگاه یو پی اس نام دارد و جهت استفاده کاربران ، انرژی DC را به AC تبدیل می کند . لازم به ذکر است که در مواقع قطع برق می توان از ژنراتوهای AC جهت تغذیه دستگاه ها استفاده نمود ولی این منابع با توجه به مشکلاتی نظیر شناور بودن ولتاژ و فرکانس ، حجم بزرگ ، آلودگی صوتی ، دودزا بودن ، زمان طـولانی وصل شدن بعد از قطع برق و لزوم سرویس و باز بینی دائمی عملا کاربردی در دستگاههای حساس ندارد . دستگاه های UPS با ابعاد کوچک و بدون نیاز به سرویس دائمی و بدون ایجاد آلودگی ها با تثبیت ولتاژ و فرکانس ، وسایل بسیار مناسبی جهت حفاظت سیستم ها در مقابل اختلالات برق شبکه می باشد .

انواع ups های موجود در بازار می توان به گونه های 

Offline

Line interactive

Online

اشاره نمود که به ترتیب مورد بررسی قرار می گیرد.

۱-یوپی اس Offline

در این نوع یو پی اس در شرایط عملکرد عادی، توان از منبع ورودی AC متصل به برق شهر، از طریق TRANSFER SWICH به بار انتقال می یابد.

در صورت خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس AC ورودی از حدود مجاز،TRANSFER SWICH عمل کرده و تامین انرژی از طریق انرژی ذخیره شده درباطری ها صورت گرفته و مسیر اینورتر جایگزین مسیر AC میگردد.

بسیاری از مدلهای این یو پی اس در مسیر Bypass خود دارای فیلتر های RF (فرکانس رادیویی ) و مدارت تنظیم کننده ولتاژ میباشندکه تا حدودی از افزایش شدید و ناگهانی ولتاژ (spike ) و خارج شدن ناگهانی ولتاژ ورودی از حدود غیر مجاز، جلوگیری میکند.

شارژر باتری وظیفه آماده نگه داشتن باتریها را به عهده دارد. اگر ولتاژ AC ورودی از حداقل مجاز پایین تر رود ،اینورتر بلافاصله شروع به کار کرده و بار به وسیله سوئیچ استاتیک ( یا رله خروجی ) به اینورتر منتقل می شود با توجه به این که مراحل انتقال پس از قطع ولتاژ Bypassآغاز می شود وقفه اجتناب ناپذیheighانرژی بار روی می دهد ، اگرچه این وقفه کوتاه به اندازه ۱۰~۲میلی ثانیه است.

۲-یوپی اس Line interactive

همانطور که در شکل مشاهده میگردد اینورتر همواره روشن و به خروجی یوپی اس متصل است باتری ها از این طریق نیز قابلیت شارز را دارا می باشند.

در صورت خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس AC ورودی از حدود مجاز ، پیوستگی توان خروجی از اینورتر و انرژی ذخیره شده باتریها تامین میگردد.

در مقایسه با توپولوژی offline ،تجهیزات فیلترینگ بیشتری تعبیه شده و ناپایداری خروجی و نویزهای سوییچینگ نیز کاهش یافته است.

گاهاً ترانس Buck/Boost جهت تنظیم ولتاژ در مسیر Bypass اضافه می شود این ترانس با سیم پیچ ثانویه چند سر به همراه چندین رله طوری تنظیم می شود که هر دو سطح پایین و بالای ولتاژ مسیر Bypass را به طور مناسب پوشش داده و بدین طریق ولتاژ خروجی یوپی اس را به اندازه ولتاژ مورد نیاز محدود می کند. این بدین معناست که محدوده ولتاژ قابل قبول ورودی (بدون نیاز به عملکرد اینورتر) افزایش می یابد.

عملکرد ترانس فرورزنانس نیز شبیه ترانس Buck/Boost می باشد، در این مورد ترانس فرورزنانس جایگزین ترانس Buck/Boost شده است.

این ترانس تنظیم و رگولاسیون ولتاژ را در برابر اختلالهایی مانند نویز خط الکتریکی انجام می دهد و به ازای تغییر در ولتاژ ورودی از -%۴۰ تا +%۲۰ خروجی تنها ۳%+ مقدار نامی تغییر خواهد کرد. همچنین این ترانس با ذخیره انرژی، برق مورد نیاز کامپیوترها را در زمان قطع کامل برق برای مدت کوتاهی تامین می کند تا اینورتر شروع به کار کند. بنابریان بدون ایجاد وقفه در جریان برق؛ بار بین مسیرBypass به اینورتر منتقل شده و یوپی اس عملاً به یک سیستم واقعی On-Line تبدیل می شود که در خروجی آن وقفه ای مشاهده نمی شود.البته در عمل،شاهد چند میلی ثانیه زمان swiching میباشیم.

۳-یوپی اس Online

زمانیکه برق شهر در جریان است این بخش باطری را شارژو انرزی اینورتر را توسط یک ولتاژ dc ثابت تامین می کند.در صورتی که برق ورودی (برق شهر)قطع شود شارژخاموش شده و انرژی DCاینورتر توسط باتری تامین می شود و از این زمان باتری رفته رفته خالی می شود.

این نوع یو پی اس که اصطلاحا یو پی اس Double Conversion نیز نامیده می شود بالاترین میزان حفاظت را ارائه می کند زیرا بار همواره با یک ولتاژ تنظیم شده تغذیه می شود.به عبارت دیگر حتی زمانی که برق شهر وجود دارد یکسو کننده شارژر و بخش های اینورتر فعال هست در حالت عادی هنگامی که بار انرژی خود را دریافت می کند به خوبی در برابر اختلالات برق شهر محافظت می شود.

چون یکسو کننده و اینورتر مانند یک سد در برابر نویز موجود در خطوط انتقال برق و نوسانات زودگذر ولتاژ عمل کرده و در نهایت یک ولتاژ خروجی کاملآ تثبیت شده را تامین می کنند.اگـر ولتــاژ ورودی از محدوده مجاز(مثل۱۰%+ تا ۲۰%-) تجاوز کند یا این که کاملآ قطع شود.

اینورتر با استفاده از انرزی باتری به کار خود ادامه می دهد انجام این مراحل به نحوی صورت می پذیرد که هیچ وقفه ای به بار منتقل نشود زمانی که انرژی باتری استفاده می شود اینورتر مانند زمان استفاده از برق شهر همان میزان رگولاسیون ولتاز را ارائه می کند و بار از طریق سوئیچ استاتیک به خروجی اینورتر متصل است.در این مدار،rectifier کار اصلاحات توان را نیز انجام می دهد

منبع:
http://bmscctv.ir/portfolio/برق-اضطراری-ups/