Alegerea tehnologiei UPS corespunzătoare în conformitate cu nivelul de risc cerut

MATTEO GRANZIERO – Technical Communication Specialist  SOCOMEC UPS

Din cadrul soluțiilor puse la dispoziție de tehnologiile moderne (VFD-VI-VFI), care vizează atenuarea variațiilor de tensiune și a întreruperilor de alimentare, UPS-urile statice sunt cele mai versatile și cele mai utilizate la scară largă.

Dezvoltarea tehnologiei a condus la creșterea randamentului unităților UPS, la reducerea dimensiunii lor și la îmbunătățirea flexibilității operaționale pentru a permite echipamentului adaptarea la nevoile reale ale instalației. Funcțiile îndeplinite de primele modele cu câteva decenii în urmă, ce se referă exclusiv la continuitatea alimentării, au fost completate cu diferite posibilități de îmbunătățire a alimentării, în sensul cel mai larg.

Această extindere treptată a domeniului de operare al UPS-urilor s-a reflectat în diferite tipuri de sisteme dezvoltate, care sunt clasificate de standardul EN 62040-3 în trei familii: Voltage and Frequency Dependent (VFD), Voltage Independent (VI) și Voltage and Frequency Independent (VFI).

Aceste tehnologii sunt cunoscute, de obicei, sub denumirea de offline, line-interactive și respectiv online dublă conversie, dar o astfel de nomenclatură nu este menționată în standarde.

Off-line

În mod normal, rețeaua alimentează aplicația și încărcătorul de baterii, ce menține bateriile complet încărcate. În cazul unei pierderi de putere, un comutator transferă sarcina pe invertor, ce devine activ și alimentat din baterii. Acest mod de funcționare continuă până când rețeua principală este reabilitată sau până la epuizarea energiei stocată în baterii (figura 1).

Această soluție are un design simplu, cu costuri reduse, dar care oferă performanțe extrem de limitate, de exemplu:

• fără decuplare între sistemul de distribuție din amonte și sarcină;
• timp de comutare de mai mult de 10 milisecunde, ceea ce nu este întotdeauna compatibil cu sarcinile IT critice;
• fără sistem de stabilizare a frecvenței de ieșire.

În esență, unitățile UPS off-line sunt capabile să asigure continuitatea alimentării cu energie la sarcini care nu sunt sensibile la întreruperile de tensiune pe o perioadă ce corespunde timpului necesar pentru comutarea sarcinii de pe rețea pe baterii. Este imposibil de controlat frecvența pe sarcină în timpul funcționării pe rețea, deoarece este o conexiune directă. UPS-urile off-line sunt utilizate numai pentru sarcini cu puteri mici, de obicei până la 2 kVA.

Line-interactive

Această configurație este caracterizată de două convertoare capabile să funcționeze ca invertor și respectiv redresor încărcător de baterie. În mod normal, sarcina este alimentată de la rețea printr-un comutator static, ce permite izolarea sistemului atunci când caracteristicile rețelei sunt în afara toleranțelor admise. Tensiunea furnizată sarcinii este reglată de AVR (Automatic Voltage Regulator) sau de un dispozitiv electronic de reglare a tensiunii. Acesta garantează o îmbunătățire a calității tensiunii în limitele anumitor aspecte, cum ar fi fluctuațiile.

În cazul absenței rețelei, un comutator static este deschis în mod automat, iar sarcina este alimentată de baterii/invertorul unității, până când rețeua principală este reabilitată sau până la epuizarea energiei stocate în baterii. Opțional, poate fi prezent un bypass manual, ce permite realizarea operațiilor de mentenanță fără întreruperea alimentării sarcinii.

Pentru UPS-urile de puteri medii, costurile sunt similare cu un UPS online dublă conversie.

Unele neajunsuri rămân:

• fără decuplare între sistemul de distribuție în amonte și sarcină;
• fără sistem de reglare a frecvenței de ieșire;
• timp de comutare până la 10 ms;
• compatibilitate scăzută cu grupurile electrogene. În timpului funcționării unui grup electrogen, modul de operare trebuie schimbat pe online dublă conversie pentru obținerea stabilității frecvenței.

Randamentul standard asociat cu acest tip de UPS este de aproximativ 96 – 98%, deoarece curentul trimis la sarcină nu este convertit în timpul alimentării de la rețeaua principală. Sistemele de tip line-interactive nu sunt corespunzătoare pentru a alimenta sarcini IT datorită imposibilității de a controla frecvența.

On-line dublă conversie

Curentul trimis către sarcină este complet transformat de către invertor, care este capabil să manipuleze tensiunea alimentată către sarcină, în orice condiții. De fapt, pe baza curentului direct furnizat de redresor sau baterie, sistemul invertor asigură forma de undă a curentului de ieșire, care este total independentă de forma de undă a curentului de intrare, cu frecvență (frecvența nominală a sarcinii) și amplitudine stabile.

Avantajele acestui tip de UPS sunt numeroase:

• sarcinile sunt izolate de rețeaua de distribuție din amonte;
• tensiunea și frecvența de ieșire sunt independente de caracteristicile de intrare;
• toleranțele tensiunii de intrare sunt foarte mari;
• comutarea pe baterii se realizează instantaneu;
• transferul pe modul bypass se realizează fără întreruperi.

Randamentul unui UPS online dublă conversie este mai scăzut decât al unui sistem line-interactive sau off-line deoarece curentul este convertit de două ori, de un redresor și un invertor, fiecare dintre ele echipate cu semiconductori, generând pierderi pe seama regimurilor de conducție și comutare. Cu toate acestea, cele mai noi tehnologii de comutare permit randament al tehnologiei online dublă conversie de până la 96%.

UPS-urile VFI oferă cel mai înalt grad de protecție pentru sarcini IT critice.

Concluzii

Pentru o protecție totală și liniștea dvs. există o singură alegere: on-line dublă conversie.