Sistem de alimentare neîntreruptibilă - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect

Termeni asociați:

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Surse de alimentare neîntreruptibile

Sistemele de alimentare neîntreruptibilă (UPS) sunt utilizate pentru a furniza energie neîntreruptă, fiabilă și de înaltă calitate pentru aceste încărcături sensibile. Aplicațiile sistemelor UPS includ facilități medicale, sisteme de susținere a vieții, sisteme de stocare a datelor și computere, echipamente de urgență, telecomunicații, procesare industrială și sisteme de gestionare on-line. Comutatorul static oferă redundanță a sursei de alimentare în caz de defecțiune sau supraîncărcare a UPS-ului. Linia de curent alternativ și tensiunile de sarcină trebuie să fie în fază pentru a utiliza comutatorul static. Acest lucru poate fi realizat cu ușurință printr-un control de buclă blocat în fază. Principalele avantaje ale UPS-urilor on-line sunt toleranța foarte mare la variația tensiunii de intrare și reglementările foarte precise ale tensiunii de ieșire. În plus, nu există timp de transfer în timpul tranziției de la modurile de energie normale la cele stocate. Sistemele UPS liniare interactive constau dintr-un comutator static, un inductor de serie, un convertor bidirecțional și un banc de baterii. Un filtru pasiv opțional poate fi adăugat la ieșirea convertorului bidirecțional sau la partea de intrare a sarcinii.

Surse de alimentare neîntreruptibile

19.2.5 UPS rotativ

alimentare

FIG. 19.10. Diferite configurații ale sistemelor UPS rotative: (A) grup generator de motoare, (B) UPS rotativ cu baterie de rezervă și (C) UPS rotativ cu motor diesel de rezervă/gaz natural.

Aplicații ale dispozitivelor SiC

Dirk Kranzer,. Stefan Schönberger, în Wide Bandgap Semiconductor Power Devices, 2019

9.2.1.3 Costuri de exploatare

Pentru sistemele UPS online, principalele costuri nu sunt cauzate de costurile directe ale electronice de putere în sine. Deoarece toată energia curge întotdeauna prin invertor, eficiența are o influență mare asupra costurilor de funcționare a sistemelor [9]. Calculat pentru o durată de viață de 10 ani, partea din costurile legate de eficiență (costurile energiei) este de aprox. 80% din costurile totale de proprietate. Pentru calcularea costurilor de funcționare se fac următoarele ipoteze:

Puterea nominală a sistemului este de 10 kW

Sistemul funcționează la 365 de zile pe an la 24 de ore cu PN/2

Eficiența invertorului cu trei niveluri SiC: 98,4%

Eficiența invertorului pe trei niveluri Si: 97,4%

Eficiența invertorului pe două niveluri Si: 95,4%

Prețul constant al energiei de 0,17 € per kWh

Costurile de funcționare relative cu un preț la energie de 0,17 € per kWh sunt prezentate în Fig. 9.11. Economiile sunt de aproape 40% pe an atunci când se compară demonstratorul cu un sistem convențional de Si pe trei niveluri.

Figura 9.11. Costuri de funcționare anuale relative la 0,17 € per kWh (timp de funcționare 365 de zile la 24 de ore la PN/2).

Pe an, diferența de 1% în ceea ce privește eficiența duce la economii de aproape 80 € pe an. În 10 ani fără a lua în considerare depozitele și cu un preț constant al energiei, economiile se ridică la peste 750 €. În mod relativ, sistemul SiC UPS are cu 40% mai puține costuri de funcționare pe an.

Aplicații IGBT

B. Jayant Baliga și The IGBT Device, 2015

17.4.7 UPS fără transformator de 300 kVA

Este necesar un sistem UPS de mare capacitate, cu capacitatea de a furniza energie electrică de peste 300 kVA pentru centre de date financiare mari (precum și centre de telecomunicații și spitale). Două tipuri de bază de configurații au fost dezvoltate pentru această aplicație [15]. Configurația offline prezentată în Fig. 17.13 (a) furnizează energie computerelor (încărcare) direct de la alimentarea cu curent alternativ în timpul funcționării normale. Un comutator static este utilizat pentru a utiliza puterea de rezervă a bateriei atunci când intrarea de alimentare CA are probleme. Comutarea poate fi efectuată în decurs de 10 ms permițând funcționarea neîntreruptă a computerelor. Un invertor bidirecțional este utilizat pentru a încărca bateriile și pentru a furniza curent alternativ la sarcină în timpul întreruperii alimentării. Configurația UPS offline abordează întreruperile de curent și protejează împotriva căderilor sau scufundărilor sau supratensiunilor în tensiunea de intrare AC.

Figura 17.13. Configurații mari de surse de alimentare neîntreruptibile: (a) offline; (b) online.

UPS-ul online prezentat în Fig. 17.13 (b) oferă performanțe electrice și fiabilitate mai mari necesare pentru centrele de date mari. Acesta constă dintr-un redresor complet evaluat și un stadiu invertor pentru a furniza energie computerelor (încărcare) printr-o magistrală DC la care este conectată bateria de rezervă. În plus față de funcțiile enumerate mai sus pentru UPS-ul offline, acesta poate proteja împotriva tranzitorilor, cum ar fi vârfuri de tensiune, distorsiuni armonice și variații de frecvență la sursa de curent alternativ de intrare.

UPS-ul online este abordarea cea mai frecvent utilizată pentru marile centre de date financiare, bănci și spitale [15]. Autorii afirmă: „Odată cu avansarea IGBT, care utilizează modulația de lățime a impulsurilor de înaltă frecvență (PWM), UPS-ul a început să adapteze invertoarele IGBT la începutul până la mijlocul anilor 1990”. Etapa de redresare pe bază de tiristor a fost înlocuită cu redresoare pe bază de IGBT, deoarece ar putea elimina transformatorul de izolare de intrare reducând dimensiunea și greutatea unității UPS. UPS-ul fără transformare domină aplicațiile centrelor de date pentru gama de putere de 100–300 kVA. Autorii afirmă: „IGBT sau tranzistorul bipolar cu poartă izolată este cheia pentru dezvoltarea UPS-ului fără transformatoare”.