1 Що таке ДБЖ
ДБЖ, також відомий як джерело безперебійного живлення, — це джерело безперебійного живлення постійної напруги та постійної частоти, яке містить накопичувачі енергії та інвертор як основний компонент. В основному він забезпечує безперебійне живлення для одного комп’ютера, системи комп’ютерної мережі або іншого силового електронного обладнання.
Джерело безперебійного живлення ДБЖ - це пристрій аварійного джерела живлення, який може продовжувати подавати електроенергію на навантаження та забезпечувати якість живлення при виході з ладу основного джерела живлення або втраті живлення, щоб робота навантаження не вплинула. Він має основні функції безперебійного перемикання між подвійними джерелами живлення, перетворення частоти, перетворення напруги, ізоляції та резервного копіювання, і широко використовується в таких сферах, як інформаційне обладнання для великих даних, промислове резервне джерело живлення, торгові центри, банківські системи, залізниця. системи та медичне обладнання.
ДБЖ пройшов процес розвитку від динамічного ДБЖ (обертового типу) до статичного ДБЖ (стаціонарного типу). Ранні динамічні ДБЖ використовували накопичувач енергії на маховику, використовуючи механічну енергію та двигун для досягнення перетворення енергії. З розвитком силової електроніки та технології виробництва напівпровідникових матеріалів статичний ДБЖ із тиристорним ядром поступово витісняє динамічні ДБЖ. Після цього були розроблені статичні ДБЖ, які використовують гігантські силові транзистори, силові польові транзистори та біполярні транзистори з ізольованим затвором як комутаційні пристрої. Розвиток електронних технологій і цифрового керування також сприяв перетворенню ланцюгів керування ДБЖ з аналогових схем на цифрові, що значно покращило їх продуктивність.
ДБЖ в основному складається з випрямлячів, батарейних блоків, інверторів і статичних перемикачів. Коли мережеве живлення в нормі, ДБЖ стабілізує мережеве живлення та подає його на навантаження, одночасно заряджаючи внутрішній акумулятор; У разі припинення живлення від мережі ДБЖ перетворює електричну енергію акумуляторної батареї в живлення змінного струму через інвертор і продовжує живити навантаження, забезпечуючи таким чином безперебійне живлення.
Відповідно до різних стандартів і характеристик ДБЖ можна класифікувати на основі форми вихідного сигналу, потужності, режиму введення-виведення, принципу роботи, структури та сценаріїв застосування. Загальні методи класифікації включають динамічні та статичні ДБЖ відповідно до принципів їх роботи. Статичні ДБЖ включають резервні, інтерактивні, онлайнові тощо; Відповідно до системи живлення, він поділяється на один вхід і один вихід, три входи і один вихід, три входи і три виходи тощо; За вихідною потужністю поділяються на мікро, малі, середні, великі та ін.
2 типи ДБЖ
Інтерактивне ДБЖ онлайн
Інтерактивний онлайн ДБЖ поєднує в собі високу ефективність резервного ДБЖ із перевагами високоякісного живлення онлайн ДБЖ. Коли мережеве живлення є нормальним, він безпосередньо подає живлення до навантаження від мережі без проходження складного процесу перетворення електроенергії, тому ефективність роботи надзвичайно висока, досягаючи понад 98%. У той же час він також має функцію автоматичної стабілізації напруги, яка може приблизно стабілізувати напругу та поглинати деякі перешкоди в електромережі. Його метод стабілізації напруги приблизно такий самий, як і резервний тип, переважно з використанням реле для зміни методу відводу трансформатора. Коли вхідна напруга висока, трансформатор знижується, а коли вхідна напруга низька, трансформатор підвищується з точністю стабілізації вихідної напруги 5% -10%.
Інвертор у цьому типі ДБЖ має функцію двонаправленого перетворення, і при живленні від мережі він служить випрямлячем змінного/постійного струму для заряджання батареї; У разі відключення електроенергії він перетворюється на інвертор постійного/змінного струму, що живиться від батарей, і ДБЖ продовжує подавати електроенергію на навантаження. Форма сигналу вихідної напруги також може бути квазісинусоїдальною, але через високу вихідну потужність можуть існувати пристрої, які вимагають, щоб вхідна напруга була синусоїдальною в навантаженні, тому вихідна напруга інвертора лінійно-інтерактивного ДБЖ є переважно синусоїда. Він також оснащений вхідним і вихідним високочастотними фільтрами, які можуть протистояти високочастотним (диференціальним і синфазним) перешкодам від напруги мережі.
Лінійний інтерактивний ДБЖ підходить для офісного та домашнього мережевого обладнання малого та середнього розміру. Для цих сценаріїв він не тільки відповідає певним вимогам захисту живлення, але також має такі переваги, як низька вартість, проста схема та висока надійність. І конвертер також має функцію заряджання, і його зарядна ємність сильніша, ніж у резервного типу. Хоча вихід ДБЖ усе ще має час перетворення, він коротший, ніж резервний тип, зазвичай 4-6 мс. Якщо котушку індуктивності підключити послідовно між вхідним перемикачем і автоматичним регулятором напруги, інвертор може негайно подавати живлення на навантаження після відключення живлення від мережі, що може скоротити час інтерактивного перетворення лінії до нуля та збільшити здатність захисту від перешкод .
ДБЖ з подвійним перетворенням
ДБЖ із подвійним перетворенням забезпечує стабільність і безперервність вихідної напруги за допомогою двох перетворень живлення та широко використовується в ключових прикладних сценаріях, таких як центри обробки даних, медичні установи та фінансові установи.
Схема ДБЖ із подвійним перетворенням складається з випрямляча/зарядного пристрою, інвертора, зарядного пристрою для батареї (додатково), вимикача батареї тощо. Випрямляч/зарядний пристрій перетворює вхідну потужність змінного струму на постійний, подає її на інвертор і заряджає батарею на той самий час. Коли мережеве живлення припиняється, інвертор перетворює постійний струм батареї в змінний струм і подає його на навантаження.
Структура схеми ДБЖ із подвійним перетворенням без байпасу складається з випрямляча/зарядного пристрою, інвертора, зарядного пристрою для акумулятора (додатково), вимикача акумулятора тощо. Сучасні системи ДБЖ часто оснащені незалежними зарядними пристроями для акумуляторів, які мають перевагу в тому, що напруга заряджання плаває. батареї не змінюватиметься з навантаженням, що корисно для продовження терміну служби батареї. Перемикач батареї використовується для підключення або відключення батареї від випрямляча або інвертора, і може використовувати тиристори, діоди або механічні перемикачі.
ДБЖ із подвійним перетворенням і байпасом додає модуль перемикання ДБЖ для переходу ДБЖ із звичайного режиму в режим накопичення енергії або навпаки.
Принцип роботи ДБЖ із подвійним перетворенням полягає в тому, що вхідна потужність змінного струму від мережі спочатку перетворюється на потужність постійного струму за допомогою випрямляча, а потім перетворюється на потужність змінного струму за допомогою інвертора. Одночасно випрямляч/зарядний пристрій або автономний зарядний пристрій заряджає батарею. За нормальних обставин навантаження живиться від комбінації випрямляча/інвертора. Коли індикатори вхідного джерела живлення змінного струму мережі перевищують задану межу потужності, ДБЖ перемикається в режим накопичення енергії, тобто комбінація акумулятор/інвертор забезпечує живлення навантаження, а часовий інтервал подачі живлення є накопичувачем енергії. часу роботи батареї або до тих пір, поки джерело живлення від мережі не повернеться до межі проектної потужності ДБЖ, а потім перейде в нормальний режим. У разі виходу з ладу випрямляча/інвертора або коли ДБЖ відчуває миттєве чи постійне перевантаження, ДБЖ переходить у режим роботи байпасу, де навантаження тимчасово живиться від джерела живлення байпасу (вхід змінного струму 3). Щоб забезпечити безперебійне перетворення, вихід інвертора та вхід змінного струму 3 повинні бути синхронізовані. Крім того, якщо вхідна і вихідна напруги відрізняються, в байпасному колі (вхід змінного струму 3) необхідно встановити трансформатор.
Навантаження ДБЖ із подвійним перетворенням завжди постійно живиться від інвертора, незалежно від того, живиться інвертор від випрямляча чи батареї. Вихідна напруга і частота ДБЖ не залежать від вхідної напруги і частоти електромережі. Форма вихідного сигналу є синусоїдальною як у звичайному режимі, так і в режимі зберігання енергії. Завдяки ізоляції навантаження від мережі живлення за допомогою випрямлячів і інверторів, різні перешкоди від мережі живлення пригнічуються, що може захистити від стрибків/стрибків, перешкод у мережі, зниженої напруги, перенапруги, блискавки, зміни частоти, спотворення напруги, гармоніки напруги, перебої в живленні та інші перешкоди від мережі живлення. Діапазон напруг, дозволений для джерела вхідного живлення ДБЖ із подвійним перетворенням, є широким, а статична та перехідна точність вихідної напруги висока. Коли вхідне живлення змінного струму зникає, він може миттєво перемикатися з нормального режиму в режим зберігання енергії без переривання вихідної потужності під час процесу перетворення, іншими словами, час перетворення дорівнює нулю. Однак, коли ДБЖ виходить з ладу, час переходу від нормального режиму до режиму байпасу становить 1-4 мс.
ДБЖ онлайн
Онлайн ДБЖ перетворює вхідну напругу змінного струму на напругу постійного струму та назад у напругу змінного струму, коли це необхідно, із найвищим рівнем захисту живлення, широко використовується в системах живлення, комп’ютерних центрах обробки даних та інших галузях.
Online UPS завжди підтримує свій інвертор у робочому стані. Він спочатку перетворює зовнішнє джерело живлення змінного струму в живлення постійного струму через схему, а потім перетворює джерело постійного струму у високоякісне живлення змінного струму синусоїдальної форми через високоякісний інвертор для виведення на комп’ютер. В умовах живлення основною функцією є стабілізація напруги та запобігання радіоперешкодам; Під час відключення електроенергії використовуйте резервне джерело постійного струму (акумулятор) для живлення інвертора. Завдяки безперервній роботі інвертора немає проблеми з часом перемикання, що робить його придатним для ситуацій із жорсткими вимогами до джерела живлення.
Онлайн ДБЖ поділяється на два типи: без байпасу та з подвійним перетворенням. Структура схемиДБЖ із подвійним перетворенням без байпасу відносно простий і складається з випрямляча, інвертора, батареї тощо. ДБЖ із подвійним перетворенням і байпасом додає модуль перемикання ДБЖ для перемикання ДБЖ із звичайного режиму в режим зберігання енергії або навпаки, підвищення гнучкості та надійності системи.
Режим роботи ДБЖ у режимі он-лайн такий: коли мережеве живлення є нормальним, воно проходить через ланцюг фільтра поглинання перенапруг → ланцюг змінного струму в постійний → ланцюг постійного струму в ланцюг змінного струму → і потім перетворює вихідну потужність змінного струму для живлення навантаження, у той час як одночасна зарядка акумулятора; Як тільки схема керування мікропроцесором виявляє переривання живлення, вона негайно розряджає батарею → перетворює живлення постійного струму в ланцюг живлення змінного струму → і перетворює вихідну потужність змінного струму для живлення навантаження. Якщо мікропроцесорна схема керування виявляє несправність ДБЖ, ДБЖ за допомогою реле (RELAY) перемикається на байпас (BYPASS), живить навантаження від мережі та видає звукове попередження користувачеві.
Онлайн ДБЖ має багато переваг, наприклад синусоїда. Незалежно від того, чи працює він від мережі чи від батареї, він може видавати джерело живлення синусоїдальної хвилі з низьким спотворенням, забезпечуючи найкращу гарантію живлення для навантажувальних пристроїв користувачів; Нульовий час перетворення, коли живлення від мережі відключається або відновлюється, ДБЖ не має часу для перемикання між режимом живлення та режимом батареї, що ефективно забезпечує надійність роботи навантаження; Функція виявлення нульового дроту на вході, щоб уникнути зворотного з’єднання нульового дроту вхідного дроту ДБЖ, він має функцію виявлення зворотного з’єднання нульового дроту; Вихід гуманізованого байпасу, вхідне живлення від мережі, за замовчуванням вихід байпасу відсутній, потрібно ввімкнути, щоб отримати звичайний вихід інвертора, але можна змінити на «живлення від мережі має вихід байпасу» за допомогою програмної конфігурації; Функція TVSS, також відома як функція захисту від стрибків напруги ПЕРЕХІДНОЇ НАПРУГИ, використовується для захисту факсу, ТЕЛЕФОНУ, МОДЕМУ, мережі та інших функцій захисту від перетворення; Гаряче резервне копіювання подвійної машини, коли категорично заборонено вимикати найважливіше навантажувальне обладнання користувача, моделі потужністю 6 кВА або більше можуть повністю підтримувати функцію гарячого резервування двох машин. Користувачі можуть використовувати два ДБЖ для основного та резервного використання. Коли один з них виходить з ладу, інший відповідає за живлення; Корекція коефіцієнта вхідної потужності з функцією корекції коефіцієнта вхідної потужності. За умов повного навантаження коефіцієнт вхідної потужності може сягати 0.95 або вище, тому середовище електромережі користувача не буде забруднене; Запуск постійного струму. У разі відключення електроенергії, якщо ДБЖ потрібен для запуску комп’ютера або іншого навантажувального обладнання, батарею можна безпосередньо використовувати для запуску постійного струму, що робить використання ДБЖ більш зручним і надійним; Захист байпасу та функція байпасного живлення значно підвищують здатність ДБЖ реагувати на надзвичайні ситуації. У той же час, коли навантажувальне обладнання користувача має особливі вимоги до джерела живлення, наприклад, напруга не надто висока, забезпечується захист напруги джерела живлення байпаса, щоб захистити навантажувальне обладнання користувача від небезпек високої напруги; Функція автоматичного запуску. Якщо мережеве живлення ненормальне та переходить у режим живлення від батареї, доки його не буде відключено, ДБЖ вимкнеться. Коли мережеве живлення повернеться до нормального, ДБЖ автоматично запуститься та забезпечить нормальне живлення без необхідності користувачам вмикати кожен з них; Конструкція довгострокового джерела живлення, що забезпечує широкі довгострокові параметри машин для користувачів, оснащених відповідними акумуляторними блоками, може дозволити користувачам розряджатися протягом приблизно 8 годин, щоб відповідати вимогам різних середовищ електромережі; Довговічні машини мають потужні зарядні можливості. Окрім подовження часу розряду, акумулятор також має потужну здатність перезаряджатися, забезпечуючи початковий зарядний струм близько 5-10A; Функція самоперевірки може імітувати ситуацію відключення електроенергії та перейти в режим батареї для живлення. Ця функція може бути виконана в будь-який час за допомогою кнопки самоперевірки на панелі або в поєднанні з програмним забезпеченням моніторингу; Сильний захист від перешкод, розроблений відповідно до міжнародних стандартів EN50091-2 і стандартів серії IEC61000-4, ефективно підвищує безпеку та надійність використання ДБЖ; Може використовуватися в поєднанні з генератором із широким діапазоном вхідної напруги та частоти, що дозволяє використовувати його в поєднанні з генераторами основних марок протягом більш тривалого періоду часу. У той же час він ефективно видаляє слабку потужність, що генерується генератором, забезпечуючи чисте, безпечне та стабільне джерело живлення для навантаження; Може витримувати індуктивні навантаження; Завантажте програмне забезпечення. Щоб зробити керування ДБЖ більш зручним і ефективним для користувачів, програмне забезпечення для моніторингу можна безкоштовно завантажити на веб-сайті для досягнення інтелектуального керування; Слот, оснащений інтелектуальним слотом. Користувачі можуть вибрати плату AS400 для передачі стандартних сигналів зв'язку IBM AS400. Користувачі можуть використовувати інтерфейс AS400 для віддаленого відображення, включаючи звукові сигнали тривоги та світлові дисплеї. Крім того, ви можете придбати картку WinPower CMC (карту централізованого моніторингу) і використовувати програмне забезпечення для моніторингу, щоб дозволити комп’ютеру одночасно контролювати робочий стан кількох локальних онлайн-систем ДБЖ.
Інші види ДБЖ
Включаючи баштові ДБЖ і модульні ДБЖ. ДБЖ Tower має незалежну трифазну структуру з низькою ймовірністю виходу з ладу внутрішніх компонентів і коротким часом обслуговування, що робить його придатним для центрів обробки даних високого рівня. Модульне ДБЖ забезпечує резервування модулів живлення за рахунок паралельної роботи, яка має переваги нижчої вартості однієї машини та дещо вищої ефективності, але має вищий відсоток відмов.
Високочастотні машини та модульні джерела живлення ДБЖ мають деякі унікальні переваги та недоліки. Високочастотне машинне ДБЖ, також відоме як модульне високочастотне ДБЖ, має інтелектуальну модульну конструкцію в стилі ящика. Він може задовольнити вимоги до вихідної потужності та надійності, додаючи або видаляючи модулі ДБЖ у шафі, з великою гнучкістю та досягненням найкращої економічної ефективності. Він має функцію легкого підключення та відключення, яка не тільки відповідає вимогам до потужності та надійності шляхом додавання або видалення модулів усередині шафи, але також дозволяє проводити онлайн-обслуговування, доки це дозволяє резервування, досягаючи нульового часу на ремонт. Запровадження технології повного керування, яка об’єднує передові технологічні досягнення в галузі силової електроніки та автоматичного керування, є важливою віхою в технологічній революції в галузі ДБЖ. Джерело живлення високочастотного ДБЖ має невеликі розміри і малу вагу; Сильна адаптивність до коливань напруги в мережі; Коефіцієнт вхідної потужності електромережі може досягати 0.99 або вище, зменшуючи вміст гармонік вхідного струму мережі до менше 5%, мінімізуючи забруднення електромережі та усуваючи звуковий шум (включаючи електричний і механічний шум). Але високочастотні машини повинні використовувати високочастотні IGBT, які можуть працювати в ДБЖ 20 кГц. Ці IGBT дорогі, мають обмежене живлення, суворі робочі зони напруги та струму, низьку ударостійкість, низьку надійність і високу кількість відмов.
Модульний ДБЖ — це система, яка розділяє силові компоненти високочастотного ДБЖ на окремі силові модулі, які потім виводяться паралельно. Крім того, модуль перемикання байпаса та блок керування також складаються з модульних одиниць, тому весь ДБЖ складається з модулів, складених один на один. Найбільшою особливістю модульного ДБЖ є те, що силова частина може легко досягти функції резервування. Поки надлишкова потужність пропускної здатності ДБЖ перевищує потужність окремого модуля, силова частина ДБЖ може досягати резервування "N+1", тим самим підвищуючи надійність електропостачання ДБЖ. Ще однією перевагою модульного ДБЖ є його висока доступність. Коли модуль виходить з ладу, його можна замінити безпосередньо з дуже коротким часом ремонту та зручним обслуговуванням. Крім того, у модульних ДБЖ часто згадується модель «зростання під час інвестування», що означає, що користувачі можуть придбати менше модулів живлення під час початкового будівництва, а потім придбати модулі живлення для розширення ДБЖ після того, як кількість користувацьких пристроїв збільшиться під час зростання бізнесу. Структура системи модульного ДБЖ є дуже гнучкою, а концепція конструкції силових модулів полягає в тому, що їх можна легко знімати та встановлювати під час роботи системи, не впливаючи на роботу системи та продуктивність, що дозволяє планувати інвестиції для досягнення «розширення за вимогою» та дозволяє користувачів для досягнення «динамічного зростання» з розвитком бізнесу. Це не тільки відповідає розширенню обладнання за вимогою на пізнішому етапі, але й знижує початкову вартість покупки.