انواع توپولوژی یوپی اس :

لازم به ذکر است یادآور شویم اغلب مردم به اشتباه بر این باورند که تکنولوژی یوپی اس محدود به دو نوع standby (off line ) & online می باشد ، درحالیکه تکنولوژیهای متعددی در مورد یوپی اس مطرح است که در این مبحث خلاصه ای از کارکرد و خصوصیات هر توپولوژی را بازنگری  و مقایسه می کنیم .

انواع توپولوژی :

  • 1-                                                                                                    standby (off line ) & standby ferro
  • 2-                                                                                                    line interactive
  • 3-                                                                                                    double conversion
  • 4-                                                                                                    delta conversion

تکنولوژی standby (off line )

 این توپولوژی عموماً برای تغذیه کامپیوترهای شخصی بکاربرده می شود همان طور که در بلوک دیاگرام شکل 1 نمایش داده شده است در شرایط عملکرد عادی (هنگامیکه منبع توان ورودی در بازه مجاز است ) ، توان از منبع ورودی به transfer switch و خروجی دستگاه یوپی اس انتقال داده می شود و در زمان خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس از رواداریهای مجاز ، توان خروجی توسط اینورتر و انرژی ذخیره شده باتری تامین میگردد واینورتر تنها هنگامی شروع به کار میکند که منبع ورودی دچار خرابی گردد .

در این تکنولوژی توان خروجی از کیفیت چندان مناسبی برخوردار نیست  و عمومأ در توانهای کم تولید می گردد.، اما راندمان بالا و قیمت پایین از مزایای این طراحی است.

 تکنولوژی  standby ferro

در این تکنولوژی ترانسفورمری با طراحی و عملکردی خاص بنام فرورزونانت بکاررفته که با به اشباع رفتن هسته ترانس ، ولتاژ تثبیت شده ای در خروجی فراهم میگردد،همان طور که دربلوک  دیاگرام

شکل2دیده میشود در شرایط عادی کارکرد، توان از منبع AC ورودی به سیم پیچ اولیه ترانسفورمر فرو منتقل شده و از ثانویه ترانسفورمر، توان خروجی فیلتر شده با رگولاسیون مناسب به بار مصرفی انتقال می یابد. در زمان خرابی منبع ورودی ، اینورتر شروع به کار کرده و با استفاده از انرژی ذخیره شده باتری وترانسفورمر خروجی توان مورد نیاز تامین میگردد .

ایزولاسیون بسیار خوبی که ترانس فرورزونانت جهت تامین خروجی فیلترشده ایجاد مینماید  از بکار بردن هرگونه تجهیزات فیلترینگ دیگری مناسبتر است، از اینرو فیلتراسیون عالی برق شهر و قابلیت اطمینان بالا از نقاط قوت این تکنولوژی است .

یوپی اس های فرورزونانت با بکار گرفتن بعضی ژنراتورها و بارهای کامپیوتری که ضریب توان ورودی شان اصلاح شده است ، دچار ناپایداری می شوند ، همچنین  به دلیل اتلاف حرارتی بالا ، راندمان پایین و حجیم بودن این دستگاهها ، طی چند سال اخیر محبوبیت این طراحی کاهش یافته است.

این تکنولوژی درتوانهای 3~15 KVA طراحی و تولید می شود.

Figure 2 - standby ferro                                             

تکنولوژی line interactive

این توپولوژی درسایتها ، شبکه وسرورها (تجهیزات IT ) بیشترین استفاده را دارد . همان طور که در بلوک  دیاگرام شکل3دیده میشود، در این طراحی اینورتر همواره روشن و به خروجی یوپی اس متصل است ودر حالت عملکرد عادی وظیفه شارژ باتریها را عهده دار است  و زمانیکه توان ورودی از بازه مجاز تعریف شده خارج گردد ، پیوستگی توان خروجی از اینورتر و انرژی ذخیره شده باتریها تامین میگردد.

معمولا جهت فراهم شدن رگولاسیون ولتاژ مناسب در خروجی در این طراحی از ترانسفورمرهای tap changing نیز استفاده میشود.در مقایسه با توپولوژی standby تجهیزات فیلترینگ بیشتری تعبیه شده و ناپایداری خروجی و نویزهای سوییچینگ نیز کاهش یافته است .

در مجموع راندمان بالا ، قیمت پایین ، ضریب اطمینان بالا و توانایی اصلاح ولتاژ نامناسب ورودی ، این طراحی را در توانهای 0.5~5 KVA برتر و غالب می داند .

Figure 3 – Line Interactive UPS

تکنولوژی double conversion

همان طور که در بلوک  دیاگرام شکل4دیده میشود این طراحی از جهاتی مشابه سیستم standby است با این تفاوت که در شرایط عملکرد عادی نیز اینورتر توان خروجی را تامین مینماید . در این طراحی ابتدا توانAC  ورودی توسط رکتیفایر به DC   و سپس توسط اینورتر، DC  به AC تبدیل می گردد و امکان عملکرد دو سویه وجود ندارد .

به هنگام خرابی منبع ورودی ویا خارج شدن توان ورودی از رواداریهای مجاز، نیز اینورتر پیوستگی توان خروجی را با استفاده از انرژی ذخیره شده باتریها تامین مینماید، در این طراحی عملا transfer time   نخواهیم داشت .این تکنولوژی مشخصه های کاری ایده آلی را در خروجی (مستقل از تغییرات ولتاژ و سرعت تغییرات فرکانس ورودی ) فراهم می سازد و در توانهای بالاتر از 1 kVA طراحی و تولید می گردد ، اما به دلیل کارکرد مداوم اینورتر ، فرسایش قطعات و المانهای پاور ، ضریب اطمینان این سیستم کاهش می یابد ، بازده کم و تلفات انرژی و هزینه بالا نیز از دیگر معایب این تکنولوژی است .

Ac source

  Out put          



 

Figure 4 – Double Conversion On-Line

تکنولوژی delta conversion

واژه دلتا که یک نماد یونانی است به معنای تفاضل یا اختلاف می با شد و نامگذاری تکنولوژی دلتا کانورژن نیز بر اساس بالانس توان خروجی با مقایسه شکل موج ورودی و خروجی در هر نقطه و جبران تفاضل موجود بوسیله کانورترهاست .

این توپولوژی که در بلوک  دیاگرام شکل 5 دیده میشود حدود 10 سال پیش جهت مرتفع ساختن معایب تکنولوژی دابل کانورژن طراحی وتولید شده است ،در شرایط عملکرد عادی توان خروجی با همکاری اینورتر اصلی و دلتا اینورتر تامین می گردد .

ودر شرایط خرابی منبع ورودی ، مشابه سیستم دابل کانورژن پیوستگی توان خروجی توسط اینورتر اصلی و با استفاده از انرژی ذخیره شده باتریها حاصل می شود .

Ac source

  Out put          



 

Out put

Figure 5 – Delta Conversion   UPS

در این طراحی کانورترها به صورت دوسویه عمل می کنند یعنی دلتا کانورتر و کانورتر اصلی توانایی تبدیل AC به DC  و DC به AC را بطور همزمان دارند.

در طراحی دلتاکانورژن ، دلتاکانورتر یک کانورتر جریان است که دو وظیفه را به عهده دارد. وظیفه اول کنترل مشخصه های توان ورودی است که کشیده شدن جریان بصورت سینوسی و کاهش هارمونیکها و در نتیجه کاهش تلفات گرمایی و استهلاک کمتراز فواید آن می باشد .

دومین وظیفه کنترل و تنظیم جریان ورودی جهت تامین جریان شارژ باتریهاست .

اینورتر(کانورتر) اصلی نیز یک اینورتر ولتاژ  با تکنولوژی PWM است که مهمترین وظیفه آن تنظیم و تثبیت ولتاژ در نقطه بالانس توان با تلرانس 1%± است .

کیفیت خوب مشخصه هاي توان خروجی و راندمان بالا ، كاهش تلفات ، اصلاح ضريب توان ورودي ، كنترل ديناميكي و سازگاري با ژنراتور نيز از مزاياي قابل ملاحظه این تکنولوژی اس

مقايسه انواع توپولوژي :

 

 

Practical

Power

Range

Average MTBF

Operating

Cost Per

VA

Efficiency

Out Put

Regulation

Galvanic

Isolation

DC/AC

Standby

2 KVA  or

Less

15 years

VFD

Low

>97%

No

No

Standby ferro

3-15KVA

15 years

VI

High

<80%

<2%

Yes

Line

Interactive

With

stabilizer

Economy

5 KVA  or

Less

5 years

VI

Low

>97%

5~10%

No

Line

Interactive

With

stabilizer

Classic

5 KVA  or

less

15 years

VI

Medium

>97%

5~10%

Yes

Double

Conversion

Economy

To

Hundreds

KVA

5 years

VFI

Medium

85~94%

<2%

No

Double

Conversion

Classic

To

hundreds

KVA

15 years

VFI

High

80~92%

<2%

Yes

Delta

Conversion

Economy

To

hundreds

KVA

10 years

VFI

Medium

>95%

<1%

No

Delta

Conversion

Classic

To

hundreds

KVA

20 years

VFI

High

>90%

<1%

Yes



                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتيجه گيري :

انواع گوناگون يوپي اس جهت مصارف مختلف مناسب هستند و يك توپولوژي خاص براي تمامي مقاصد ايده آل نمي باشد محتواي جدول مقایسه مزايا و معايب هر توپولوژي رانمایش می دهد .

با مقايسه مشخصه ها و قابليتهاي انواع تكنولوژيهاي يوپي اس‏ ، جهت كاربردها ومصارف متفاوت ، ميتوان توپولوژي مناسب را انتخاب نمود . البته کیفیت تولید و طراحی نیز در کارامد بودن تکنولوژی انتخابی بسیارحائز اهمیت و تعیین کننده می باشد .

 

بالای صفحه  نسخه چاپی