توپولوژیهای UPS - مقدمه و مقایسه

 

امروزه سیستم های یو پی اس به طور معمول برای پشتیبانی از مراکز داده، هاب های ارتباطی و برنامه های کاربردی دیگر با استفاده از تجهیزات حساس ICT کار می کنند. این در دسترس بودن مستمر تاسیسات معمولا برای بقای مالکان حیاتی است، بنابراین یک منبع تغذیه تمیز و بدون وقفه، نیازمند یک ضرورت حیاتی است. در این شرایط، یو پی اس های خط به طور قابل توجهی محبوب ترین انتخاب هستند. آنها در هر شرایطی به کارآیی پردازش شده و تمیز می پردازند و در صورت قطع برق به باتری بدون وقفه برق منتقل می شوند. با این حال، برنامه های کاربردی زیادی وجود دارد که نیازمند کمترین اهمیت هستند؛ این می تواند از هزینه های پایین تر از راه حل یو پی اس خاموش بهره مند شود.

با توجه به این مطلب، مایکل المس، مدیر فروش Technial برای تأمین منابع برق اضطراری، یک شرکت کوهلر، در اینجا توپولوژی های UPS را در خط و خارج از خط مقایسه می کند، همراه با یک توپولوژی متداول خطی تعاملی، اجازه می دهد خوانندگان برق Review گزینه های محافظت از قدرت را برای خود یا مشتریان خود آگاه می کنند. به عنوان افزایش هزینه های انرژی، تقاضا برای بهبود بهره وری انرژی را حفظ می کند، در مقاله نیز بررسی عملکرد UPS Eco Mode و سهم آن در بهبود PUE را بررسی می کند.

برنامه های کاربردی که از یو پی اس استفاده می کنند به اندازه و طبیعت بسیار متفاوت است. دستگاه های کوچک و دستگاه های ابزار دقیق ممکن است از یک دستگاه قابل حمل با ظرفیت 250 وات استفاده کنند، در حالی که یک مرکز بزرگ داده ای که یک شرکت قابل توجه است می تواند برای واحدهای چندگانه با حداکثر 5 مگاوات و بیشتر تماس بگیرد.

خط UPS topology و مزایای
صرف نظر از اندازه و توپولوژی آنها، تمام یو پی اس ها به یک باتری، وسیله شارژ کردن و روش تبدیل خروجی DC آن به AC برای بار بحرانی در طول یک شکست اصلی متصل می شوند. یک یو پی اس در خط این توابع را با یک سری بلوک های قدرت بین منبع تغذیه و بار بحرانی انجام می دهد. شکل 1. اولین یک یک یک یک یک شارژر / شارژر است که شناور باتری را در حالی که برق موجود است، شارژ می کند. همچنین ولتاژ پایدار DC را به بلوک دوم فراهم می کند - یک اینورتر که بار بحرانی را تغذیه می کند. در حین شکستن یک منبع، شناور با یکپارچه وظیفه تامین DC به اینورتر، که به طور دائمی متصل است، برداشته می شود. بنابراین، این رویداد واقعا به بار بحرانی نامرئی است مگر اینکه باتری تخلیه شود. این تداوم قدرت بدون درز جذابیت کلیدی برای برنامه های مهم است که ممکن است قادر به سوار شدن تاخیر سوئیچینگ نباشد.

شکل 1: عملیات یو پی اس بر روی خط

یکی دیگر از مزایای عمده ای که از توپولوژی تبدیل دوگانه یو پی اس به وجود آمده است. یک رگولاتور ورودی تمام کانال های ورودی، گذرای و نویز را با تبدیل آن به DC حذف می کند. سپس اینورتر بار را با یک شکل موج جدید AC که دقیقا توسط یو پی اس تنظیم می شود، تغذیه می کند. یکسو کننده همچنین اصلاح ضریب توان را فراهم می کند که موجب کاهش هارمونیک های فرکانس بالا و جریان متناوب می شود. یو پی اس در خط به عنوان یک فایروال قدرت واقعی عمل می کند، دستگاه های حساس و تجهیزات ICT را از مشکلات اصلی شبکه محافظت می کند، در حالی که بهبود بار ارائه شده به شبکه را بهبود می بخشد.

توپولوژی خاموش
در مقایسه با یو پی اس خاموش، در طول عملیات عادی، شبکه های خام را به بار بحرانی از طریق خط باطری و سوئیچ استاتیک تغذیه می کند - به شکل 2. به این ترتیب بار به دلیل تنظیم ولتاژ ضعیف و احتمالا نویز و گذر از منبع برق در معرض قرار می گیرد. اگر سوئیچ متناظر با محدودیت های پیش فرض باشد، سوئیچ استاتیک بار را به اینورتر و باتری یو پی اس انتقال می دهد - یک گذار تغییری که می تواند از 2 تا 10 میلی ثانیه ادامه یابد. بسیاری از اپراتورها از مراکز داده و دیگر تجهیزات حساس، سیستم های UPS را غیر قابل قبول برای برنامه های کاربردی خود به دلیل این کیفیت قدرت و عوامل شکستن تغییر در نظر می گیرند.

شکل 2: توپولوژی یو پی اس خاموش خط

یکی دیگر از ضعف های سیستم خاموش خطی این است که بر خلاف خط طراحی، نمی تواند نقض مقررات ولتاژ منبع تغذیه را جبران کند. در عوض آن باید بلافاصله بوسیله سوئیچ بین بای پس و اینورتر برای هر رویداد تجاوز کند. این می تواند به طور مکرر اتفاق می افتد اگر عرضه برق ناپایدار است و یا بار بحرانی تحمل ولتاژ تنگ است. به غیر از اعمال بار به وقفه های مکرر تامین، باتری ممکن است زندگی خود را کاهش می دهد و یا به عنوان یک نتیجه به اندازه کافی کم است.

با این حال، برنامه های کاربردی که می توانند این مزایا را تحمل کنند، از دو ویژگی کلیدی هزینه استفاده از توپولوژی خط خارج استفاده می کنند. اولا، UPS خاموش، هزینه های سرمایه را در مقایسه با یک خط معادل خط از طریق استفاده از اجزای دارای امتیاز پایین تر و تخلیه با یک یک ردیف برق کاهش می دهد. ثانیا، هزینه های در حال اجرا کمتر است زیرا شارژر و اینورتر با ناکارآیی اجتناب ناپذیریشان در حین کار طبیعی در حالت خط قرار نمی گیرند.

انتخاب توپولوژی تعاملی خط
بعضی از تولید کنندگان یو پی اس نیز سیستم های UPS خطی تعاملی را ارائه می دهند. اینها از توپولوژی خط خارج استفاده می کنند، اما مشکلات مربوط به نقص ولتاژ سیستم های خاموش را که قبلا ذکر شده است، در نظر می گیرند. آنها این کار را با تنظیم ولتاژ در خط اصلی خام انجام می دهند که بار را در طول عملیات معمولی تامین می کند - شکل 3 را ببینید. این تنظیم ولتاژ، با کاهش تعداد حوادث ولتاژ "خارج از حد" به بار، فرکانس منبع تغذیه را کاهش می دهد - انتقال باتری این طراحی علاوه بر اینکه بار را به وقفه های برق کمتری برساند، عملکرد بهتر و ارزان تر با مصرف باتری را نسبت به سیستم های خاموش بهبود می بخشد.

شکل 3: UPS خط تعاملی با ترانسفورماتور باک / افزایش

سیستم های تعاملی خطی معمولا با ترانسفورماتور باقیمانده / ترانسفورماتور یا ترانسفورماتور فرورزونانت انجام می شود. ترانسفورماتور باک / تقویت ولتاژ بار خود را بر روی یک ولتاژ ورودی + 20٪ تا -30٪ حفظ خواهد کرد، اما تعویض آنها شامل تغییرات ضربه ای است که تغییرات ولتاژ در بار را تحمیل می کند. پیاده سازی های تعاملی خطی بر مبنای ترانسفورماتورهای فرازنسان می توانند ولتاژ بار را در حدود 3٪ از اسمی بیش از 20٪ تا 40٪ افزایش دهند. آنها همچنین تهویه مطبوع و حفاظت از اختلالات مانند سر و صدای الکتریکی را ارائه می دهند. با این حال، مزیت کلیدی آنها این است که انرژی الکتریکی کافی برای پشتیبانی از بیشتر بارهای کامپیوتر در حالی که اینورتر UPS سوئیچ می کند، به طور موثر ایجاد یک راه حل یو پی اس در خط.

با افزایش قیمت انرژی در حال حاضر، فشار برای بهبود بهره وری انرژی و مرکز داده PUE علاقه ای به بهره برداری از حالت Eco در خط UPS ها به ارمغان می آورد. این حالت به کاربران امکان می دهد تا به طور مستقیم به خطوط خام خود به طور مستقیم به بارهای بحرانی خود رانده باشند تا انرژی را که در غیر اینصورت از طریق ناکارآمدی UPS ها از دست می رود، ذخیره کند. با این حال، در عوض برای این افزایش انرژی، شاید 3٪، بار بحرانی در معرض اختلالات اصلی و حوادث انتقال قرار گرفته است، همانند UPS خاموش. بعضی از کاربران این مزایا را قبول می کنند، به خصوص اینکه آنها می توانند UPS را در خط به جای حالت Eco در طول دوره های افزایش اختلالات شبکه مورد استفاده قرار دهند.

تصویر بزرگتر
به طور کلی، اپراتورهای مسئول مرکز داده ها و دیگر بارهای حساس و مهم، ترجیح می دهند که پردازش شده، بدون توقف، که تنها بر روی خطوط یو پی اس ارائه می شود. با این وجود برای به حداکثر رساندن توپولوژی و توان بالقوه آن برای حفاظت، یو پی اس ها باید به عنوان بخشی از یک سیستم قدرت نصب شوند که برای همه موارد احتمالی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، فرض کنید یکسو کننده ی UPS و خط باطله از یک منبع قدرت مشترک استفاده می شود که در برخی موارد از زمان قطع برق رنج می برد و بیش از خودمختاری باتری یو پی اس می باشد. یو پی اس گزینه های دیگری ندارد، بنابراین قدرت بارگذاری بحرانی از بین می رود. در بعضی از برنامه های کاربردی ممکن است این امر قابل قبول باشد، زیرا مجتمع باتری UPS زمان کافی برای بارگیری بحرانی سیستماتیک و با خیال راحت فراهم می کند. در دیگران این کافی نیست هرگونه تلفات خدمات غیر قابل قبول است

یکی از راه حل ها استفاده از یک پیکربندی نامیده می شود به عنوان یک سیستم دور زدن تقسیم شده، که در آن خط باطله و یک یو پی اس یو پی اس به منابع مختلف متصل شده است. این بدان معنی است که اگر عرضه یو پی اس نتواند و باتری آن خسته می شود، یو پی اس می تواند به خط خطی خنثی ادامه دهد تا قدرت را به بار تحمیل کند، اگرچه محافظت نشده است.

یکی دیگر از راه حل های به طور گسترده ای استفاده می شود اتصال یک ژنراتور آماده به کار به عنوان یک منبع تغذیه به UPS. اگر یو پی اس یک شکست الکتریکی را تشخیص دهد که بیشتر از یک مشکل گذرا است، می تواند یک سیگنال راه اندازی به ژنراتور ارسال کند. پس از آن می توانید سرعت خود را افزایش دهید و ثبات خود را در UPS ذخیره کنید، بنابراین بار، بدون وقفه، قدرت تمیز را ادامه می دهد.

UPS همچنین باید محافظت از بار را از مشکلات مربوط به تامین برق، همچنین مشکلات مربوط به بار خود را مدیریت کند. پاسخ UPS به اضافه بار ممکن است آن را انتقال به دور انداختن - اما اگر عرضه دور بماند در دسترس نیست، این به راحتی بار قدرت را محروم خواهد کرد. یک جایگزین بهتر می تواند اجازه خرید یو پی اس را برای بارگذاری بیش از حد برای یک دوره مشخص ارائه دهد. به اندازه کافی برای قطع اتوماتیک توسط فیوز حفاظتی یا قطع کننده مدار کافی است. در طول این دوره، UPS خود را می توان با استفاده از حالت جریان محدود، کاهش ولتاژ، که به از دست دادن قدرت مطلوب تر است، محافظت می شود.

خرید یو پی اس

به طور خلاصه ما می توانیم بگوییم که برای برنامه های مهم و یا مواردی که شامل تجهیزات حساس هستند، توپولوژی خط UPS تنها راه حل واقعی است، به دلیل تحویل قدرت متعادل و انتقال بدون درز به باتری. برای برنامه های کاربردی کم اهمیت، توپولوژی خارج از خط ممکن است مناسب باشد و به دلیل کاهش هزینه های سرمایه و هزینه های آن جذاب است. سیستم های تعاملی خط ارائه بهبود در توپولوژی خط، با قدرت بهتر تهویه و تنظیم، و کاهش باتری است. راه حل های تعاملی ترانسفورماتور Ferroresonant نیز ارائه انتقال بار بدون درز را فراهم می کند. فشار برای کاهش PUE باعث افزایش علاقه به حالت Eco mode شده است، اما بیشتر ویژگی ها و معایب توپولوژی خطوط را به اشتراک می گذارد. بهترین کیفیت ممکن قدرت و نتایج در دسترس بودن از سیستم های UPS در خط طراحی شده به یک استراتژی حفاظت از قدرت کلی است.

خرید یو پی اس