Что такое ибп с двойным преобразованием

Ибп с двойным преобразованием

16.12.2019

Сегодня все существующие в мире источники бесперебойного питания делятся на три группы: off-line (резервные), line-interactive (линейно-интерактивные) и on-line (с двойным преобразованием). ИБП третьей группы считаются самыми надежными и функциональными. Как они работают, в чем их преимущества перед другими приборами и какие есть недостатки разберем в нашей статье.

Конструкция и особенности

Принцип работы онлайн ИБП базируется на технологии двойного преобразования электроэнергии. Именно её применение обеспечивает ряд преимуществ, недоступных для устройств других топологий, и позволяет использовать такие ИБП не только для обеспечения автономной работы нагрузки, но и как средство повышения качества электроэнергии до уровня, подходящего даже для самых требовательных потребителей.

Одна из особенностей Ибп с двойным преобразованием – полное отсутствие каких-либо электромеханических элементов в конструкции. Прибор, как правило, состоит из следующих электронных компонентов:

• сетевых фильтров;
• выпрямителя;
• зарядного устройства для аккумуляторов;
• аккумуляторных батарей (и/или разъем для подключения внешней аккумуляторной батареи);
• конвертера постоянного напряжения (конвертор DC/DC);
• инвертора;
• электронного байпаса;
• системы охлаждения;
• электронного блока управления;
• средств вывода информации и управления (электронный дисплей, светодиодные индикаторы, клавиатура).

Принцип работы

Как правило, ИБП онлайн топологии поддерживают несколько режимов работы: режим работы от сети, автономный и ЭКО (через байпас в обход процесса стабилизации). Переход на определённый режим работы устройства зависит от состояния сети:

• напряжение сети в пределах нормы;
• сетевое напряжение отклонено от номинального значения, но находится в допустимом для регулирования диапазоне;
• сетевое напряжение отсутствует или вышло за пределы допустимого для регулирования диапазона.

Рассмотрим работу устройства в каждом из описанных выше состояниях сети.

Работа ИБП при напряжении сети в пределах нормы (ЭКО режим)

В этом случае ИБП обычно работает в ЭКО режиме: входное напряжение проходит через сглаживающий помехи фильтр и подаётся сразу на выход по цепи байпаса, которая минует выпрямитель и инвертор. Зарядное устройство прибора при этом продолжает штатно функционировать и обеспечивает постоянный подзаряд аккумуляторной батареи.

Схематичное изображение работы онлайн ИБП в ЭКО режиме

Работа в обход преобразователей позволяет повысить КПД устройства и, соответственно, снизить расход электроэнергии. Кроме того, возможность принудительного включения такого режима дает возможность переключить нагрузку на питание напрямую от сети в случае сервисного обслуживания силовой части ИБП (например, при её ремонте) без прерывания электроснабжения потребителей.

Работа ИБП при отклонении сетевого напряжения от номинальных значений, но нахождении его в допустимом для регулирования диапазоне (on-line или сетевой режим)

Напряжение сети фильтруется, измеряется электронным блоком и поступает на выпрямитель, который в современных ИБП выстраивается на основе IGBT-транзисторов.

С выхода выпрямителя избавленное от внешних искажений постоянное-промежуточное напряжение подаётся на инвертор, который снабжен широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и генерирует выходное переменное напряжение с идеальной формой и номинальным значением.

У качественных ИБП максимальное отклонение по выходу составляет не более двух процентов.

Зарядное устройство работает так же, как и при нахождении напряжения сети в пределах нормы, т.е. продолжает штатно функционировать и обеспечивает постоянный подзаряд аккумуляторной батареи.

Схематичное изображение работы ИБП в сетевом режиме (или on-line)

Работа ИБП при выходе сетевого напряжения за пределы допустимого для регулирования диапазона или при его отсутствии (автономный режим)

ИБП находится в автономном режиме и питает нагрузку за счет энергии, накопленной в батареи. Напряжение от аккумуляторов сначала проходит через DC/DC конвертер, затем поступает на инвертор, где преобразуется в выходное переменное напряжение с высокими показателями качества.

Схематичное изображение работы онлайн ИБП в автономном режиме

Преимущества ИБП двойного преобразования

Online ИБП являются отличным решением не только для задач по обеспечению бесперебойного электроснабжения, но и для повышения качества электроэнергии. У этих устройств множество преимуществ, которые выгодно отличают их от приборов других типов:

• мгновенное переключение в автономный режим, без перерыва в питании нагрузки;
• постоянная стабилизация напряжения, исключающая трансляцию входных колебаний на выход устройства (выходные характеристики ИБП абсолютно независимы от состояния питающей сети);
• чистая синусоида и максимально приближенное к норме значение выходного напряжения (при работе как от сети, так и от батарей);
• широкий диапазон отклонений входного напряжения, нейтрализуемых без перехода на аккумуляторы;
• корректность работы с фазозависимыми нагрузками, например, газовыми котлами (только у моделей, имеющих «сквозной ноль»);
• исключение обратного влияния нагрузки на сеть;
• регулирование входного коэффициента мощности (не во всех моделях);
• долговечность (в конструкции отсутствуют подверженные механическому износу подвижные элементы).

Недостатки ИБП двойного преобразования

К недостаткам данных ИБП обычно относят не самый высокий КПД и стоимость, большую чем у схожих по мощности устройств других типов. Действительно, КПД приборов с двойным преобразованием пониже чем у моделей, построенных на основе иных принципов работы. Но, во-первых, существует байпас, переключение на который, в случае качественной сети, позволяет повысить КПД до 99%, а во-вторых, небольшое отставание по КПД компенсируется максимальным уровнем защиты.

Что касается ценового вопроса, то попытка сэкономить на ИБП скорее всего приведёт к покупке дешевого изделия с низкой эффективностью работы. Такой «бесперебойник» просто не обеспечит качество электропитания, необходимое для корректного и безопасного функционирования многих современных электроприборов. Это обойдется гораздо дороже, чем затраты на разовое приобретение онлайн ИБП от проверенного производителя.     

Основные критерии выбора

Выбор конкретной модели Ибп с двойным преобразованием предполагает использование следующих критериев:

• выходная мощность;
• время работы в автономном режиме;
• возможность использования дополнительных внешних аккумуляторов;
• диапазон допустимого входного напряжения;
• характеристики выходного напряжения.

Рассмотрим каждый из критериев подробнее.

Мощность

Данным параметром определяется допустимая к подключению нагрузка. Рекомендуется выбирать ИБП с мощностью, превышающей максимально возможную мощность нагрузки на 20-30%.

Следует обратить внимание на то, что заявленная производителем мощность ИБП может быть указана в вольт-амперах (ВА или VA), а мощность большинства обычных электроприборов исчисляется в ваттах (Вт или W). Вольт-амперы и ватты не равны, зависимость одного от другого выражается через формулу: ВА=Вт/cos(φ).

Значение cos(φ), соответствующее какому-либо изделию, обычно указанно в его технической документации (иногда данный параметр называют «Power Factor» или «PF»). Если информации нет, то для бытовых приборов допустимо принять cos(φ) равный 0,7 или 0,8, кроме нагревательных и осветительных устройств, подходящее для них значение – 0,9 или 1.

Емкость аккумуляторных батарей

Важная характеристика, от которой зависит продолжительность работы ИБП в автономном режиме. Правильно выбранная ёмкость обеспечит функционирование на время, необходимое либо для восстановления сетевого питания, либо для безопасного отключения защищаемого оборудования. Ошибка приведёт к быстрому разряду аккумуляторов и преждевременному обесточиванию потребителей.

Определять необходимую ёмкость следует исходя из мощности нагрузки и длительности возможных перебоев в электроснабжении. Отметим, что один и тот же ИБП с разной нагрузкой имеет разную продолжительность автономной работы!

Возможность использования дополнительных внешних аккумуляторов

Данная возможность позволяет увеличивать время автономии ИБП за счет подключения дополнительных батарейных блоков. Устройства, поддерживающие такое подключение, отличаются наличием более мощного зарядного устройства.

Важно отметить, что некоторые модели онлайн ИБП вообще не имеют внутренней батареи и рассчитаны только на подключение внешних аккумуляторов.

Диапазон допустимого входного напряжения

При нахождении сетевого напряжения в данном диапазоне ИБП работает без перехода в автономный режим. Соответственно, чем допустимые пределы шире, тем реже устройство будет задействовать аккумуляторы. Сокращение количества переключений на батареи способствует увеличению срока их службы, поэтому рекомендуется использовать ИБП с диапазоном допустимого входного напряжения большим, чем амплитуда фактических колебаний в сети.

Характеристики выходного напряжения

При выборе устройства крайне важно обратить внимание на параметры выдаваемого им напряжения. Дело в том, что некоторые онлайн ИБП, в первую очередь модели произведённые в Восточной и Юго-Восточной Азии, отличаются посредственной сборкой и самой дешёвой элементной базой. На практике такие изделия часто не способны обеспечить эталонные характеристики выходного напряжения, свойственные более качественным Ибп с двойным преобразованием.

Другие параметры

Кроме критериев, которые мы рассмотрели выше, при подборе устройства следует обратить внимание на:

• исполнение корпуса, от него зависит способ размещения ИБП (настенное крепление или напольная/настольная установка);
• эксплуатационные ограничения (диапазон рабочей температуры, влажность окружающей среды, указания по организации вентиляции и т.п.);
• средства индикации и управления (наличие информационного ЖК-дисплея, понятной индикации, удобных кнопок управления и т.д.);
• возможности мониторинга (протоколы локального и удалённого обмена данными, порты и разъемы для подключения).

Ознакомиться с полным модельным рядом источников бесперебойного питания «Штиль» с двойным преобразованием.

Источник: https://www.shtyl.ru/support/articles/ibp-s-dvoynym-preobrazovaniem/

Типы систем бесперебойного питания. Схемы и применение ИБП

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

1. Оффлайн ИБП

Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) – это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.

Применение:
для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.

Схема ИБП с технологией оффлайн

2. Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные (line interactive) – это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне – без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.

Применение:
для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.

Схема линейно-интерактивного ИБП

3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП

Двойного преобразования (онлайн, online) – это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды – входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.

Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.

Схема ИБП с технологией онлайн

Источник: http://pcm.ru/support/tech/6813