Dlaczego tylko topologia UPS online zapewnia ochronę obciążenia o znaczeniu krytycznym? Nowoczesne, statyczne systemy UPS można ogólnie podzielić na trzy architektury projektowe: on-line, off-line i line interaktywny. W tym poście opisano i porównano te trzy typy oraz wyjaśniono, dlaczego – w przypadku naprawdę krytycznych obciążeń – topologia UPS online jest jedynym akceptowalnym podejściem.

Kierownictwo obiektów stoi dziś przed rosnącymi wymaganiami dotyczącymi czystych i stabilnych dostaw energii elektrycznej. Jest to szczególnie prawdziwe w obiektach o znaczeniu krytycznym, takich jak centra danych. Jednak systemy elektryczne w budynkach wcale nie są wolne od zakłóceń. Skoki napięcia, spadki napięcia, zakłócenia elektryczne, zniekształcenia fali sinusoidalnej i przerwy w dostawie prądu to częste zjawiska wynikające z szerokiego zakresu usterek zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz obiektu. Zakładając, że konstrukcja UPS wykorzystuje akumulatory – które pozostają najpopularniejszą formą magazynowania energii w zastosowaniach awaryjnych – to zawsze ma trzy kluczowe elementy do ich obsługi, niezależnie od topologii: ładowarkę lub prostownik/ładowarkę, falownik, i przełącznik statyczny. Jednakże sposób wdrożenia tych elementów zależy od topologii zasilacza UPS.

Topologia UPS off-line

W systemie off-line obciążenie krytyczne jest zasilane bezpośrednio z wejścia surowej sieci prądu przemiennego podczas normalnej pracy. Zasilanie wejściowe omija elementy konwersji mocy UPS, aby podłączyć obciążenie bezpośrednio do przełącznika statycznego. Powoduje to przeniesienie obciążenia na wyjście falownika tylko wtedy, gdy nastąpi awaria zasilania sieciowego, przekroczenie zadanych limitów napięcia lub częstotliwości lub wykazanie innej anomalii.

Ta topologia może spodobać się niektórym użytkownikom, ponieważ zapewnia oszczędności. Ponieważ etapy konwersji UPS są pomijane podczas normalnej pracy, UPS działa wydajniej, przy niższych stratach i zmniejszonym zapotrzebowaniu na chłodzenie. Koszty inwestycyjne są również obniżone, ponieważ zasilacz UPS pracujący w trybie off-line może wykorzystywać komponenty o niższych parametrach i nie potrzebuje prostownika mocy.
Przeciwstawia się temu jednak fakt, że podczas normalnej pracy obciążenie będzie narażone na przebieg fali, który nie jest ściśle regulowany i narażone na zakłócenia pochodzące z sieci energetycznej. Chociaż takie systemy zwykle mają pewien stopień tłumienia impulsów i filtrowania częstotliwości radiowych, poziom narażenia pozostaje. Dodatkowo występuje nieunikniona przerwa w zasilaniu obciążenia, trwająca zazwyczaj od 2 do 10 ms, podczas gdy przełącznik statyczny przenosi obciążenie pomiędzy wyjściem falownika a zasilaniem sieciowym.

Topologia UPS Line Interactive

Systemy line-interactive to warianty off-line, które mają na celu zapewnienie wyższego poziomu wydajności niż typy konwencjonalne poprzez dodanie funkcji regulacji napięcia na linii obejściowej. Dwie najpopularniejsze konstrukcje line-interactive wykorzystują transformator buck/boost lub transformator ferrorezonansowy. Udoskonalają konwencjonalne systemy off-line, zapewniając pewien stopień automatycznej regulacji napięcia i prawdopodobnie zmniejszając zużycie baterii UPS i związane z tym pogorszenie żywotności baterii.

Topologia UPS online

System UPS on-line zasadniczo różni się od systemów UPS typu off-line tym, że podczas normalnej pracy zasilanie sieciowe przepływa przez prostownik/ładowarkę i falownik przed dotarciem do obciążenia. Ta konstrukcja zasilacza UPS jest czasami określana jako topologia UPS online z podwójną konwersją ze względu na dwa stopnie konwersji AC-DC i DC-AC i zapewnia najwyższy stopień krytycznej integralności zasilania, ponieważ obciążenie jest zasilane przetworzonym, dobrze -regulowana moc przez cały czas. Obciążenie jest również chronione przed aberracjami zasilania wejściowego, ponieważ prostownik i falownik działają jak bariera dla zakłóceń przenoszonych przez sieć i przejściowych skoków napięcia.

Jeśli zasilanie wejściowe wykracza poza zadany zakres napięcia (zwykle +10% do -20%) lub częstotliwości lub ulegnie całkowitej awarii, falownik będzie kontynuował pracę na zasilaniu akumulatorowym. Zdarzenie jest całkowicie przezroczyste dla obciążenia, ponieważ nie wiąże się z nim żadna operacja transferu. Z tych powodów większość właścicieli centrów danych lub innych użytkowników odpowiedzialnych za operacje ICT o znaczeniu krytycznym zawsze wybiera rozwiązania on-line. Tylko one zapewniają naprawdę kompleksową ochronę ładunku przez cały czas. Ich dodatkowy koszt staje się nieistotny w porównaniu z konsekwencjami katastrofalnej awarii systemu – która jest prawdopodobnym skutkiem problemu z zasilaniem sieciowym, który osiągnął obciążenie krytyczne.