ИБП активного типа

Источники бесперебойного питания активного типа с режимом работы «на линии» выпускаются нескольких видов (по принципам преобразования энергии):

• одиночное преобразование;
• феррорезонансные ИБП;
• дельта-преобразование;
• двойное преобразование.

Источники бесперебойного питания с принципом одиночного преобразования и феррорезонансные ИБП практически не выпускаются, поэтому остановимся на двух последних типах. Не вдаваясь в подробности их схемотехники отметим только, что схема ИБП с дельта-преобразованием (delta conversion) основана на применении так называемого дельта-трансформатора. Она постоянно отслеживает изменения нагрузки и искажения, а также изменения входного напряжения. ИБП формирует выходную синусоиду, корректируя отклонения формы входного напряжения, и питает нагрузку от батарей при работе ИБП в автономном режиме. Благодаря этому возврат от автономного режима работы от батарей к работе от сети (режим «на линии») осуществляется при плавном увеличении загрузки входной сети, а источник может выдерживать перегрузку до 100% в течение 1 мин.

При загрузке ИБП данного типа на 100% номинальной мощности коэффициент полезного действия составляет 96,5%. Однако столь высокие показатели обеспечиваются при отсутствии отклонений и искажений напряжения в питающей сети, а также если нагрузка ИБП близка к номинальной и является линейной. На практике показатели такого ИБП (КПД = 0,8—93,5%) приближаются к показателям ИБП с двойным преобразованием. Реальное достижение высоких заявленных значений КПД устройства с дельта-преобразованием возможно при широком внедрении импульсных блоков питания с коррекцией коэффициента мощности. Это будет означать, что нагрузка приобретает преимущественно активный характер, и тем самым создаются условия для проявления высоких энергетических характеристик. В последнее время коэффициент мощности новых блоков питания достиг значения 0,92—0,97. Другим достоинством ИБП с дельта-преобразованием является высокий коэффициент мощности самого устройства, близкий к 1, что облегчает совместную работу ИБП и дизель-генераторной установки.

Наибольшее распространение получили ИБП с двойным преобразованием. В ИБП с двойным преобразованием вся потребляемая энергия поступает на выпрямитель, преобразуется в энергию постоянного тока, а затем (с помощью инвертора) — в энергию переменного тока. Одновременно осуществляется подзарядка батарей. При переходе в автономный режим энергия поступает от батарей.

Обязательным элементом схемы ИБП средней и большой мощности, независимо от типа, является устройство обходного пути — байпас. Оно представляет собой комбинированную электронно-механическую схему, состоящую из статического (электронного) байпаса и ручного (механического) байпаса, что позволяет произвести перевод нагрузки с инвертора на байпас и обратно «без разрыва синусоиды». Устройство предназначено для непосредственной связи входа и выхода ИБП, минуя схему резервирования питания. Байпас позволяет реализовать следующие функции:

• включение/отключение ИБП при проведении ремонтов и регулировок без прерывания снабжения питанием электроприемников;
• перевод нагрузки с инвертора на байпас при возникновении перегрузок и коротких замыканий на выходе источника бесперебойного питания;
• перевод нагрузки с инвертора на байпас при удовлетворительном качестве электроэнергии в питающей сети с целью снижения потерь электроэнергии в ИБП (экономичный режим работы).

Технология двойного преобразования присущи принципиальные недостатки:

• ИБП вызывают гармонические искажения тока в электрической сети;
• ИБП имеют значительные потери вследствие двойного преобразования (обычно до 10% энергии).

Если первый недостаток можно устранить за счет применения дополнительных устройств (входных фильтров, 12 импульсных выпрямителей, оптимизаторов-бустеров), то второй принципиально неустраним (у лучших образцов ИБП большой мощности КПД не превышает 93%). Современные ИБП двойного преобразования оборудуются так называемыми кондиционерами гармоник и устройствами коррекции коэффициента мощности. Эти устройства входят либо в базовый комплект ИБП, либо применяются опционально и позволяют снять проблему с внесением гармонических искажений (составляют не более 3%) и повысить коэффициент мощности до 0,98.

В настоящее время для повышения эффективности (КПД) применяется комбинированная схема, суть которой заключается в следующем. Если входное напряжение находится в заданном диапазоне, обычно ±6ё10%, то ИБП работает в экономичном режиме (переходит на статический байпас), а когда входное напряжение превышает установленные рамки, ИБП в течение 2—4 мс переключаются «на линию». При использовании ИБП в электросетях, показатели качества электроэнергии в которых не хуже, чем заданные в ГОСТ 13109-97, она дает существенное снижение потерь электроэнергии благодаря высокому коэффициенту полезного действия в экономичном режиме. Все потери сводятся к потерям в проводниках и тиристорах статического байпаса, а КПД приближается к 98%.

<< назад   далее >>