บทบาทของยูพีเอส
UPS ย่อมาจาก "เครื่องสำรองไฟ" ในภาษาจีน เป็นเครื่องสำรองไฟฟ้าที่มีอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยวงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์ ให้แรงดันไฟฟ้าและความถี่คงที่สำหรับระบบตรวจสอบ อุปกรณ์อัตโนมัติ ระบบสื่อสารระยะไกล และอุปกรณ์อื่นๆ ในสถานีไฟฟ้าย่อย
หน้าที่หลักของระบบ UPS มีสองเท่า:
(1) เป็นแหล่งจ่ายไฟ AC สำหรับอุปกรณ์สำคัญ ช่วยป้องกันไฟฟ้าดับกะทันหันไม่ให้ส่งผลต่อการทำงานปกติและทำให้อุปกรณ์เสียหาย
(2) กำจัดมลภาวะทางไฟฟ้า เช่น ไฟกระชาก แรงดันไฟฟ้าสูง/ต่ำชั่วขณะ สัญญาณรบกวนจากสายไฟ และการชดเชยความถี่ในแหล่งจ่ายไฟหลัก ปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า และจัดหาพลังงานคุณภาพสูงให้กับคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่นๆ
การจำแนกประเภทของ UPS
ระบบ UPS มีสามประเภทหลัก: สำรองข้อมูล โต้ตอบ และออนไลน์
(1) ประเภทการสำรองข้อมูล: มีฟังก์ชันต่างๆ เช่น การรักษาแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติและการป้องกันการปิดเครื่อง โดยมีเวลาในการแปลงประมาณ 10 มิลลิวินาที ไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งออกจากอินเวอร์เตอร์จะเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและราคาต่ำ
(2) แบบโต้ตอบ: ด้วยฟังก์ชั่นการกรอง, ความต้านทานที่แข็งแกร่งต่อการรบกวนหลัก, เวลาในการแปลงน้อยกว่า 4ms, เอาต์พุตอินเวอร์เตอร์เป็นคลื่นไซน์อะนาล็อก, ราคาต่ำกว่าออนไลน์มาก;
(3) ออนไลน์: ด้วยโครงสร้างที่ซับซ้อนและประสิทธิภาพที่สมบูรณ์ ทำให้สามารถส่งออกพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับคลื่นไซน์บริสุทธิ์ได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุดชะงัก และสามารถแก้ไขปัญหาพลังงานทั้งหมด เช่น ไฟกระชาก ไฟกระชาก และการเคลื่อนตัวของความถี่ ราคาสูง มักใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการพลังงานที่เข้มงวด เช่น คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เครือข่ายที่สำคัญ
โครงสร้างของยูพีเอส
โดยทั่วไประบบ UPS ในสถานีย่อยประกอบด้วยสามส่วน: โฮสต์ของ UPS กำลังไฟ, ตู้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าบายพาส และตู้ป้อนเอาต์พุต (ซึ่งสามารถรวมเป็นตู้เดียวสำหรับพลังงานต่ำ)
วงจรเรียงกระแส:
มีสองฟังก์ชันหลัก: ประการแรกคือการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ซึ่งจะถูกกรองและจ่ายให้กับอินเวอร์เตอร์ ประการที่สอง การจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่ทำหน้าที่เป็นเครื่องชาร์จ
อินเวอร์เตอร์:
แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และจ่ายให้กับโหลดเพื่อใช้งาน
แบตเตอรี่:
UPS ใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับเก็บพลังงานไฟฟ้า เพื่อให้สามารถแปลงไฟ DC และจ่ายไฟให้กับโหลดได้อย่างต่อเนื่องในกรณีที่ไฟฟ้าดับ ความจุจะกำหนดระยะเวลาของการบำรุงรักษาการคายประจุ (แหล่งจ่ายไฟ)
สวิตช์แบบคงที่:
หรือที่เรียกว่าสวิตช์แบบคงที่ เป็นสวิตช์ AC ที่ประกอบด้วยไทริสเตอร์ (SCR) สองตัวที่เชื่อมต่อแบบขนานแบบย้อนกลับ และการปิดและเปิดจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุมลอจิก
หม้อแปลงแยกและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า:
ในส่วนอินพุตหรือเอาต์พุต AC และ DC จะถูกแยกออก และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงแต่แยกเท่านั้น แต่ยังทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่อีกด้วย
โหมดการทำงานของ UPS สี่โหมด
(1) โหมดการทำงานปกติ: ภายใต้แหล่งจ่ายไฟ AC ปกติ วงจรเรียงกระแสจะแปลงไฟ AC เป็นไฟ DC กำจัด "มลภาวะทางไฟฟ้า" ในแหล่งจ่ายไฟหลัก และชาร์จแบตเตอรี่พร้อมกัน จ่ายอินเวอร์เตอร์เพิ่มเติมเพื่อแปลงไฟ DC เป็นไฟ AC เพื่อให้แหล่งพลังงานที่มีเสถียรภาพมากขึ้นสำหรับโหลด
(2) โหมดไฟฟ้าดับ: เมื่อแหล่งจ่ายไฟ AC ผิดปกติหรือวงจรเรียงกระแสหรือเครื่องปฏิกรณ์ล้มเหลว ชุดแบตเตอรี่จะจ่ายไฟ DC ให้กับอินเวอร์เตอร์ เพื่อให้เอาต์พุต AC จะไม่ถูกรบกวน จึงบรรลุฟังก์ชันในการปกป้องโหลด
(3) โหมดพลังงานสำรอง: เมื่ออินเวอร์เตอร์พบกับสภาวะที่ผิดปกติ เช่น ฟิวส์ขาด ไฟฟ้าลัดวงจร ฯลฯ อินเวอร์เตอร์จะตัดการทำงานโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันความเสียหาย หากแหล่งจ่ายไฟ AC แบบบายพาสเป็นปกติในขณะนี้ สวิตช์คงที่จะเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟไปยังแหล่งจ่ายไฟสำรองบายพาส และส่งออกไปยังโหลดเพื่อใช้งาน
(4) โหมดบายพาสการบำรุงรักษา: เมื่อจำเป็นต้องซ่อมแซม UPS หรือจำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่และไม่สามารถขัดจังหวะการจ่ายไฟโหลดได้ ให้ตัดสวิตช์อินเวอร์เตอร์ก่อน จากนั้นจึงเปิดใช้งานสวิตช์บายพาสการบำรุงรักษาได้ และ สามารถตัดวงจรเรียงกระแสและสวิตช์บายพาสได้ แหล่งจ่ายไฟ AC ยังคงจ่ายไฟ AC ให้กับโหลดผ่านสวิตช์บายพาสการบำรุงรักษา และเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสามารถบำรุงรักษา UPS ได้อย่างปลอดภัยในเวลานี้
ข้อกำหนดสำหรับ UPS ในระบบไฟฟ้า
(1) ระบบตรวจสอบและระบบสื่อสารระยะไกลมีความสำคัญมากสำหรับสถานีย่อย ดังนั้นความน่าเชื่อถือของระบบ UPS ในฐานะแหล่งพลังงานจึงมีข้อกำหนดที่สูงมากเช่นกัน
(2) โหลดของระบบอัตโนมัติแบบรวมส่วนใหญ่เป็นโหลดเฟสเดียว ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟของ UPS ที่ทุ่มเทให้กับระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่จึงต้องใช้ UPS กำลังไฟขนาดเล็กและขนาดกลางที่มีอินพุตสามเฟส/เฟสเดียวและเอาต์พุตเฟสเดียว โดยมีความจุโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 60kVA
(3) สวิตช์บายพาสแบบคงที่ควรมีโหมดการทำงานสองโหมด อัตโนมัติและแบบแมนนวล เพื่อให้เกิดการสลับอย่างต่อเนื่อง
(4) เนื่องจากสถานีย่อยมีระบบ DC 220V หรือ 110V และหน้าจอชาร์จ DC เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ ดังนั้น UPS ที่จ่ายไฟโดยเฉพาะไม่ได้มาพร้อมกับแบตเตอรี่และใช้ระบบ DC เป็นอินพุต DC ของ UPS โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันการชาร์จ
(5) ขั้วต่ออินพุต DC ของ UPS ที่จ่ายไฟโดยเฉพาะ จำเป็นต้องติดตั้งตัวป้องกันสัญญาณรบกวนป้องกันไฟกระชาก เช่น ไดโอดหยุดย้อนกลับ เพื่อลดผลกระทบของ UPS บนบัส DC
(6) แหล่งจ่ายไฟของ UPS ควรมีอย่างน้อย 40% ของความสามารถในการจ่ายไฟเมื่อโหลดอุปกรณ์ทั้งหมดจนเต็ม UPS จะต้องรักษาแหล่งจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาไม่น้อยกว่า 60 นาทีหลังจากไฟฟ้ากระแสสลับขัดข้อง