2.1.3 Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием (double conversion)
Для топологии ИБП с двойным преобразованием (рисунок 2.4) стандарт определяет три режима работы:
нормальный (1й приоритет);
автономный (2й приоритет);
байпас (резервную сеть питания) (3й приоритет).
Рисунок 2.4 ИБП с двойным преобразованием (double conversion)
Эти режимы характеризуются следующими параметрами работы:
В нормальном режиме работы питание осуществляется по цепи выпрямитель-инвертор, где происходит преобразование переменного тока в постоянный и обратно, что и дало название топологии. При несоответствии параметров питающей сети требованиями настроек ИБП или при повреждении питающей сети ИБП переходит в режим автономной работы, в котором инвертор и батарея обеспечивают непрерывность электроснабжения нагрузки. Источник бесперебойного питания продолжает функционировать в течение автономного времени работы, определяемого емкостью и зарядом батареи, или до возвращения параметров сети в соответствие требованиям настроек ИБП, после чего происходит переключение ИБП в нормальный режим работы. Топология ИБП двойного преобразования содержит статический байпас. Электроснабжение нагрузки может быть переключено на байпас без перерыва электроснабжения в следующих случаях:
повреждение ИБП;
переходной ток нагрузки;
перегрузка;
разряд батареи.
Сеть питания ИБП и байпаса должны быть синхронизированы для обеспечения перевода нагрузки без перерыва электроснабжения. Работа на байпасе должна рассматриваться только как аварийный режим работы (из-за разряженных аккумуляторов, неисправности инвертора, короткого замыкания), поскольку нагрузка более не защищена надлежащим образом, и качество электропитания зависит от параметров сети. Если система не переключена на байпас ручным способом, то этот режим имеет низший приоритет и, следовательно, должен быть по возможности исключен. Существует так же ручной байпас для осуществления регламентных работ.
Преимуществами топологии ИБП с двойным преобразованием являются:
постоянное поддержание выходного напряжения на выходе ИБП при питании от сети и батареи;
изоляция нагрузки от вышестоящей сети, отсутствует передача помех в сеть питания нагрузки, таких как перенапряжения и импульсы;
регулировка выходного напряжения;
возможно функционирование в качестве преобразователя частоты;
широкий диапазон входного напряжения, позволяющий поддерживать регулировку выходного напряжения в заданных пределах;
мгновенный переход в автономный режим работы при повреждении сети;
переключение на байпас без перерыва электроснабжения;
ручной байпас для осуществления регламентных работ.
Недостатком топологии ИБП с двойным преобразованием является повышенная стоимость, обусловленная указанными выше преимуществами.
Преимущества, которыми обладает данная топология, делают ее единственной конфигурацией, применяемой в сегментах средней и большой мощности (начиная с 10 кВА).
Основное различие топологий ИБП в аспекте проблемы защиты при косвенном прикосновении заключается в том, что ИБП различных топологий характеризуются различными режимами работы. Топология ИБП с двойным преобразованием в нормальном и автономном режимах питает нагрузку через инвертор и лишь в режиме байпас - от сети. А ИБП топологий резервного типа и взаимодействующего с сетью в нормальном режиме питает нагрузку от сети минуя инвертор и лишь в автономном режиме через инвертор. Эти особенности важны, так как наличие в сети питания инвертора влияет на величину тока КЗ.
Необходимо отметить, что для питания промышленных потребителей наибольшее распространение получила топология с двойным [29].