1 ¿Qué es UPS?
UPS, también conocido como sistema de alimentación ininterrumpida, es un sistema de alimentación ininterrumpible de voltaje constante y frecuencia constante que contiene dispositivos de almacenamiento de energía y un inversor como componente principal. Proporciona principalmente suministro de energía ininterrumpida para una sola computadora, sistema de red informática u otro equipo electrónico de potencia.
El sistema de alimentación ininterrumpida de UPS es un dispositivo de suministro de energía de emergencia que puede continuar suministrando energía a la carga y garantizar la calidad del suministro de energía cuando la fuente de alimentación principal falla o pierde energía, de modo que el funcionamiento de la carga no se vea afectado. Tiene las funciones principales de conmutación ininterrumpida entre fuentes de energía duales, conversión de frecuencia, conversión de voltaje, interferencia de aislamiento y respaldo, y se usa ampliamente en campos como equipos de información de big data, suministro de energía de respaldo industrial, centros comerciales, sistemas bancarios, ferrocarriles. sistemas y equipos médicos.
UPS ha pasado por un proceso de desarrollo desde UPS dinámico (tipo giratorio) hasta UPS estático (tipo estacionario). Los primeros UPS dinámicos utilizaban almacenamiento de energía en el volante, utilizando energía mecánica y motor para lograr la conversión de energía. Con el desarrollo de la electrónica de potencia y la tecnología de materiales semiconductores, los UPS estáticos con tiristores como núcleo están reemplazando gradualmente a los UPS dinámicos. Posteriormente, se desarrollaron dispositivos UPS estáticos que utilizaban transistores de potencia gigantes de apagado automático, transistores de efecto de campo de potencia y transistores bipolares de puerta aislada como dispositivos de conmutación. El desarrollo de la tecnología electrónica y el control digital también impulsó la transformación de los circuitos de control de UPS de circuitos analógicos a circuitos digitales, mejorando enormemente su rendimiento.
UPS se compone principalmente de rectificadores, paquetes de baterías, inversores e interruptores de transferencia estática. Cuando la alimentación de la red es normal, el UPS estabiliza la alimentación de la red y la suministra a la carga, mientras carga la batería interna; Cuando se interrumpe la alimentación principal, el UPS convierte la energía eléctrica del paquete de baterías en energía CA a través de un inversor y continúa suministrando energía a la carga, logrando así un suministro de energía ininterrumpido.
Según diferentes estándares y características, los UPS se pueden clasificar según la forma de onda de salida, la capacidad de energía, el modo de entrada-salida, el principio de funcionamiento, la estructura y los escenarios de aplicación. Los métodos de clasificación comunes incluyen UPS dinámicos y UPS estáticos según sus principios de funcionamiento. UPS estáticos incluyen respaldo, interactivos, en línea, etc; Según el sistema de suministro de energía, se divide en entrada única y salida única, tres entradas y salida única, tres entradas y tres salidas, etc. Según la potencia de salida, se divide en micro, pequeña, mediana, grande, etc.
2 tipos de UPS
UPS interactivo en línea
El UPS interactivo en línea combina la alta eficiencia del UPS de respaldo con las ventajas de suministro de energía de alta calidad del UPS en línea. Cuando la red eléctrica es normal, suministra energía directamente a la carga desde la red eléctrica sin pasar por un complejo proceso de conversión de energía, por lo que la eficiencia del trabajo es extremadamente alta, alcanzando más del 98%. Al mismo tiempo, también tiene una función de estabilización automática de voltaje, que puede estabilizar aproximadamente el voltaje y absorber algunas interferencias de la red eléctrica. Su método de estabilización de voltaje es aproximadamente el mismo que el del tipo de respaldo, principalmente utilizando relés para cambiar el método de derivación del transformador. Cuando el voltaje de entrada es alto, el transformador baja y cuando el voltaje de entrada es bajo, el transformador sube, con una precisión de estabilización del voltaje de salida del 5% -10%.
El inversor en este tipo de UPS tiene función de conversión bidireccional, y cuando se alimenta con red eléctrica, sirve como rectificador AC/DC para cargar la batería; Cuando hay un corte de energía, se convierte en un inversor CC/CA, alimentado por baterías, y el UPS continúa suministrando energía a la carga. La forma de onda del voltaje de salida también puede ser una onda casi sinusoidal, pero debido a la alta potencia de salida, puede haber dispositivos que requieran que el voltaje de entrada sea una onda sinusoidal en la carga, por lo que el voltaje de salida del inversor del UPS interactivo en línea es principalmente una onda sinusoidal. También está equipado con filtros de alta frecuencia de entrada y salida, que pueden resistir interferencias de alta frecuencia (modo diferencial y común) del voltaje de la red.
El UPS interactivo de línea es adecuado para equipos de redes domésticas y de oficinas pequeñas y medianas. Para estos escenarios, no solo cumple con ciertos requisitos de protección de energía, sino que también tiene las ventajas de bajo costo, circuito simple y alta confiabilidad. Y el convertidor también tiene función de carga, y su capacidad de carga es mayor que la del tipo de respaldo. Aunque la salida del UPS todavía tiene tiempo de conversión, es más corto que el tipo de respaldo, generalmente 4-6ms. Si se conecta un inductor en serie entre el interruptor de entrada y el regulador automático de voltaje, el inversor puede suministrar energía inmediatamente a la carga cuando se corta la alimentación principal, lo que puede acortar el tiempo de conversión interactiva de la línea a cero y aumentar la capacidad antiinterferente. .
UPS de doble conversión
El UPS de doble conversión garantiza la estabilidad y continuidad del voltaje de salida a través de dos conversiones de energía y se usa ampliamente en escenarios de aplicaciones clave, como centros de datos, instalaciones médicas e instituciones financieras.
La estructura del circuito del UPS de doble conversión consta de rectificador/cargador, inversor, cargador de batería (opcional), interruptor de batería, etc. El rectificador/cargador convierte la energía de entrada de CA en energía de CC, la suministra al inversor y carga la batería en el mismo tiempo. Cuando se interrumpe la alimentación principal, el inversor convierte la alimentación CC de la batería en alimentación CA y la suministra a la carga.
La estructura del circuito de un UPS de doble conversión sin bypass consta de un rectificador/cargador, inversor, cargador de batería (opcional), interruptor de batería, etc. Los sistemas UPS modernos suelen estar equipados con cargadores de batería independientes, que tienen la ventaja de que el voltaje de carga flotante La calidad de la batería no cambiará con la carga, lo que es beneficioso para prolongar la vida útil de la batería. El interruptor de batería se utiliza para conectar o desconectar la batería del rectificador o inversor, y puede utilizar tiristores, diodos o interruptores mecánicos.
El UPS de doble conversión con derivación agrega un módulo de interruptor de UPS para que el UPS cambie del modo normal al modo de almacenamiento de energía o viceversa.
El principio de funcionamiento de un UPS de doble conversión es que la energía de entrada de CA de la red eléctrica se convierte primero en energía de CC mediante un rectificador y luego en energía de CA mediante un inversor. Al mismo tiempo, el rectificador/cargador o cargador de batería independiente carga la batería. En circunstancias normales, la carga se alimenta mediante una combinación de rectificador/inversor. Cuando los indicadores de la fuente de alimentación de entrada de CA de la red eléctrica exceden el límite de capacidad predeterminado, el UPS cambia al modo de almacenamiento de energía, es decir, la combinación de batería/inversor suministra energía a la carga, y el intervalo de tiempo de suministro de energía es el almacenamiento de energía. tiempo de la batería, o hasta que la fuente de alimentación de entrada de la red eléctrica vuelva al límite de capacidad de diseño del UPS y luego cambie al modo normal. Cuando falla el rectificador/inversor, o cuando el UPS experimenta una sobrecarga instantánea o continua, el UPS cambiará al modo de operación de derivación, donde la carga se alimenta temporalmente mediante la fuente de alimentación de derivación (entrada de CA 3). Para garantizar una conversión ininterrumpida, la salida del inversor y la entrada de CA 3 deben estar sincronizadas. Además, si los voltajes de entrada y salida son diferentes, se debe instalar un transformador en el circuito de bypass (entrada CA 3).
La carga del UPS de doble conversión siempre está alimentada continuamente por el inversor, ya sea que el inversor esté alimentado por un rectificador o una batería. El voltaje de salida y la frecuencia del UPS no dependen del voltaje de entrada y la frecuencia de la red eléctrica. La forma de onda de salida es una onda sinusoidal tanto en el modo normal como en el de almacenamiento de energía. Debido al aislamiento de la carga de la red eléctrica mediante rectificadores e inversores, se suprimen diversas interferencias de la red eléctrica, lo que puede proteger contra sobretensiones/picos, ruido de línea, subtensión, sobretensión, rayos, cambios de frecuencia, distorsión de tensión, armónicos de voltaje, interrupciones de energía y otras perturbaciones del suministro eléctrico principal. El rango de voltaje permitido para la fuente de alimentación de entrada de un UPS de doble conversión es amplio y la precisión estática y transitoria del voltaje de salida es alta. Cuando falla la alimentación de entrada de CA, puede cambiar instantáneamente del modo normal al modo de almacenamiento de energía sin interrupción de la potencia de salida durante el proceso de conversión o, en otras palabras, el tiempo de conversión es cero. Sin embargo, cuando el UPS falla, el tiempo de transición del modo normal al modo bypass es de 1-4ms.
UPS en línea
El UPS en línea convierte la energía de CA de entrada en energía de CC y nuevamente en energía de CA cuando es necesario, con el más alto nivel de capacidad de protección de energía, ampliamente utilizado en sistemas de energía, centros de datos informáticos y otros campos.
Online UPS siempre mantiene su inversor en condiciones de funcionamiento. Primero convierte la energía de CA externa en energía de CC a través del circuito y luego convierte la energía de CC en energía de CA de onda sinusoidal de alta calidad a través de un inversor de alta calidad para enviarla a la computadora. En condiciones de suministro de energía, la función principal es estabilizar el voltaje y evitar interferencias de ondas de radio; Durante un corte de energía, utilice una fuente de alimentación de CC de respaldo (paquete de baterías) para suministrar energía al inversor. Debido al funcionamiento continuo del inversor, no hay problemas de tiempo de conmutación, lo que lo hace adecuado para situaciones con requisitos estrictos de suministro de energía.
El UPS en línea se divide en dos tipos: sin bypass y de doble conversión. La estructura del circuitoEl diseño de un UPS de doble conversión sin bypass es relativamente simple y consta de un rectificador, inversor, batería, etc. El UPS de doble conversión con bypass agrega un módulo de interruptor de UPS para que el UPS cambie del modo normal al modo de almacenamiento de energía o viceversa. mejorando la flexibilidad y confiabilidad del sistema.
El modo de funcionamiento del UPS en línea es el siguiente: cuando la alimentación de red es normal, la alimentación de red pasa a través del circuito de filtro de absorción de sobretensiones → circuito de CA a CC → circuito de CC a CA → y luego convierte la salida de energía de CA para suministrar la carga, mientras cargar la batería al mismo tiempo; Una vez que el circuito de control del microprocesador detecta una interrupción de energía, descarga inmediatamente la batería → convierte la energía de CC en un circuito de energía de CA → y convierte la salida de energía de CA para suministrar la carga. Si el circuito de control del microprocesador detecta una falla del UPS, el UPS usará un relé (RELÉ) para activar el bypass (BYPASS), suministrar energía a la carga desde la red eléctrica y emitir una advertencia audible al usuario.
El UPS en línea tiene muchas ventajas, como la salida de onda sinusoidal. Ya sea en modo de red o en modo de batería, puede generar una fuente de alimentación de onda sinusoidal de baja distorsión, proporcionando la mejor garantía de energía para los dispositivos de carga de los usuarios; Tiempo de conversión cero: cuando se corta o restablece la alimentación principal, no hay tiempo de conversión para que el UPS cambie entre el modo de red y el modo de batería, lo que garantiza de manera efectiva la confiabilidad del funcionamiento de la carga; Función de detección de cable cero de entrada, para evitar la conexión inversa del cable cero de entrada de alimentación de la red UPS, tiene función de detección de conexión inversa de cable cero; Salida de derivación humanizada, entrada de alimentación de red normal, por defecto sin salida de derivación, se debe activar para tener una salida normal del inversor, pero se puede cambiar a "la alimentación de red tiene salida de derivación" mediante la configuración del software; La función TVSS, también conocida como función de protección contra sobretensiones de SUPRESIÓN DE SOBRETENSIÓN DE VOLTAJE TRANSITORIO, se utiliza para fax, TELÉFONO, MÓDEM, red y otras funciones de protección de conversión; Respaldo en caliente de doble máquina, cuando el equipo de carga más importante del usuario tiene absolutamente prohibido apagarse, los modelos con una capacidad de 6 KVA o más pueden admitir completamente la función de respaldo en caliente de doble máquina. Los usuarios pueden utilizar dos UPS para uso principal y de respaldo. Cuando uno de ellos falla, el otro se encarga de suministrar energía; Corrección del factor de potencia de entrada, con función de corrección del factor de potencia de entrada. En condiciones de carga completa, el factor de potencia de entrada puede alcanzar 0.95 o más, de modo que el entorno de la red eléctrica del usuario no se contamine; Arranque de CC. En caso de un corte de energía, si se necesita un UPS para iniciar una computadora u otro equipo de carga, la batería se puede usar directamente para el arranque de CC, lo que hace que el uso del UPS sea más conveniente y confiable; La protección de derivación y la función de fuente de alimentación de derivación mejoran en gran medida la capacidad de respuesta de emergencia del UPS. Al mismo tiempo, cuando el equipo de carga del usuario tiene requisitos especiales para el suministro de energía, como que el voltaje no sea demasiado alto, se proporciona protección de voltaje de suministro de energía de derivación para proteger el equipo de carga del usuario contra riesgos de alto voltaje; Función de inicio automático. Cuando la alimentación de red es anormal y entra en modo de batería para el suministro de energía hasta que se corta, el UPS se apagará. Cuando la red eléctrica vuelva a la normalidad, el UPS se iniciará automáticamente y proporcionará energía normal sin necesidad de que los usuarios enciendan cada uno; El diseño de fuente de alimentación a largo plazo, que proporciona opciones integrales de máquina a largo plazo para los usuarios, equipadas con paquetes de baterías adecuados, puede permitir a los usuarios descargar durante aproximadamente 8 horas para cumplir con los requisitos de diferentes entornos de redes eléctricas; Las máquinas de larga duración tienen una gran capacidad de carga. Además de prolongar el tiempo de descarga, la batería también tiene una gran capacidad de recarga, proporcionando una corriente de carga inicial de aproximadamente 5-10A; La función de autocomprobación puede simular una situación de corte de energía e ingresar al modo de batería para el suministro de energía. Esta función se puede ejecutar en cualquier momento a través del botón de autocomprobación en el panel o en conjunto con el software de monitoreo; La fuerte antiinterferencia, diseñada de acuerdo con los estándares internacionales de las series EN50091-2 e IEC61000-4, mejora efectivamente la seguridad y confiabilidad del uso del UPS; Se puede utilizar junto con un generador, con un amplio rango de voltaje y frecuencia de entrada, lo que permite su uso junto con las principales marcas de generadores durante un período de tiempo más largo. Al mismo tiempo, elimina eficazmente la poca energía generada por el generador, proporcionando una fuente de energía pura, segura y estable para la carga; Puede manejar cargas inductivas; Descargar software. Para que la administración de UPS sea más conveniente y efectiva para los usuarios, se puede descargar software de monitoreo de forma gratuita en el sitio web para lograr una administración inteligente; Slot, equipado con un Slot Inteligente. Los usuarios pueden elegir una tarjeta AS400 para proporcionar señales de comunicación estándar IBM AS400. Los usuarios pueden utilizar la interfaz AS400 para visualización remota, incluidas alarmas sonoras y pantallas luminosas. Alternativamente, puede comprar una tarjeta WinPower CMC (tarjeta de monitoreo centralizado) y usar software de monitoreo para permitir que una computadora monitoree simultáneamente el estado operativo de múltiples sistemas UPS locales en línea.
Otros tipos de UPS
Incluyendo UPS de torre y UPS modulares. Tower UPS tiene una estructura trifásica independiente, con baja probabilidad de falla de componentes internos y corto tiempo de mantenimiento, lo que lo hace adecuado para centros de datos de alto nivel. El UPS modular logra redundancia del módulo de energía a través del funcionamiento en paralelo, lo que tiene las ventajas de un menor costo de una sola máquina y una eficiencia ligeramente mayor, pero tiene una mayor tasa de fallas.
Las máquinas de alta frecuencia y las fuentes de alimentación UPS modulares tienen algunas ventajas y desventajas únicas. La fuente de alimentación UPS para máquinas de alta frecuencia, también conocida como UPS modular de alta frecuencia, adopta un diseño modular de alta inteligencia estilo cajón. Puede cumplir con los requisitos de confiabilidad, entrada de salida de energía y agregar o quitar módulos UPS en el gabinete, con gran flexibilidad y logrando la mejor rentabilidad. Tiene una funcionalidad fácil de enchufar y desenchufar, que no solo cumple con los requisitos de confiabilidad y salida de energía al agregar o quitar módulos dentro del gabinete, sino que también permite el mantenimiento en línea siempre que la redundancia lo permita, logrando un tiempo de reparación cero. La adopción de tecnología de control total, que reúne logros tecnológicos avanzados en los campos de la electrónica de potencia y el control automático, es un hito en la revolución tecnológica de la industria UPS. La fuente de alimentación UPS de alta frecuencia tiene un tamaño pequeño y peso ligero; Gran adaptabilidad a las fluctuaciones de la tensión de red; El factor de potencia de entrada de la red eléctrica puede alcanzar 0.99 o más, lo que reduce el contenido armónico de la corriente de entrada de la red eléctrica a menos del 5 %, minimiza la contaminación de la red eléctrica y elimina el ruido audible (incluido el ruido eléctrico). y ruido mecánico). Pero las máquinas de alta frecuencia deben utilizar IGBT de alta frecuencia que puedan funcionar en UPS de 20 kHz. Estos IGBT son caros, tienen un suministro limitado, áreas de trabajo estrictas de voltaje y corriente, poca resistencia al impacto, baja confiabilidad y altas tasas de falla.
UPS modular es un sistema que separa los componentes de energía de UPS de alta frecuencia en módulos de energía individuales, que luego salen en paralelo. Además, el módulo de conmutación de derivación y la unidad de control también se convierten en unidades modulares, de modo que todo el UPS se compone de módulos apilados. La característica más importante del UPS modular es que la parte de potencia puede lograr fácilmente la función de redundancia. Siempre que la potencia excedente de la capacidad de carga del UPS sea mayor que la potencia de un solo módulo, la parte de energía del UPS puede lograr redundancia "N+1", mejorando así la confiabilidad del suministro de energía del UPS. Otra ventaja del UPS modular es su alta disponibilidad. Cuando un módulo falla, se puede reemplazar directamente, con un tiempo de reparación muy corto y un mantenimiento conveniente. Además, los UPS modulares a menudo mencionan el modelo "crecer mientras se invierte", lo que significa que los usuarios pueden comprar menos módulos de energía durante la construcción inicial y luego comprar módulos de energía para la expansión del UPS después de que la cantidad de dispositivos de usuario aumente durante el crecimiento del negocio. La estructura del sistema de UPS modular es altamente flexible, y el concepto de diseño de los módulos de energía es que se pueden quitar e instalar fácilmente durante la operación del sistema sin afectar la operación y el rendimiento del sistema, lo que permite que la planificación de inversiones logre una "expansión bajo demanda" y permita usuarios para lograr un "crecimiento dinámico" con el desarrollo empresarial. Esto no solo satisface la expansión de equipos bajo demanda en la etapa posterior, sino que también reduce el costo de compra inicial.