1.2 Схемы построения ибп

Cуществует ряд методов построения схем ИПБ, такие как:

• ИБП с двойным преобразованием энергии (англ. - Double conversion UPS);

• ИБП с переключением (англ. - standby UPS или off-line UPS);

• Интерактивная схема (англ. Line-Interactive).

ИБП с переключением - используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по резервной схеме. При выходе электропитания за нормированные значения напряжения или его отсутствии ИБП автоматически переключает подключённую нагрузку к питанию от аккумуляторов (с помощью простого инвертора). При появлении нормального напряжения ИБП снова переключает нагрузку на питание от сети. Недостатком данного вида ИБП является несинусоидальный выход и относительно длительное время переключения на питание от батарей. За счёт КПД около 99 % практически бесшумны и с минимальным тепловыделением. Не могут корректировать ни напряжение, ни частоту (VFD по классификации МЭК.) (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 Схема ИБП с переключением

Рисунок 1.2 - ИБП с двойным преобразованием энергии

ИБП с двойным преобразованием энергии - используется для питания файловых серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания. Принцип работы состоит в двойном преобразовании (double conversion) рода тока. Сначала входное переменное напряжение преобразуется в постоянное, затем обратно в переменное напряжение с помощью обратного преобразователя (инвертора).

Время переключения тождественно нулю. ИБП двойного преобразования имеют невысокий КПД (от 80 % до 94 %), из-за чего отличаются повышенным тепловыделением и уровнем шума. В отличие от двух предыдущих схем, способны корректировать не только напряжение, но и частоту (VFI по классификации МЭК.) (рисунок 1.2).

Интерактивная схема - то же самое, что и резервный, но кроме того на входе присутствует ступенчатый стабилизатор напряжения, позволяя получить регулируемое выходное напряжение. (VI по классификации МЭК.) Инверторы некоторых моделей линейно-интерактивных ИБП выдают напряжение как прямоугольной или трапецеидальной формы, как у предыдущего варианта, так и синусоидальной формы. Время переключения меньше, чем в предыдущем варианте, так как осуществляется синхронизация инвертора с входным напряжением. КПД ниже, чем у резервных. (рисунок 1.3)

Рисунок 1.3 - Интерактивная схема ИПБ

Исходя из анализа схем ИБП, можно сделать вывод, что в чистом виде нельзя применить ни одну из рассмотренных схем, т.к. требуемое входное напряжение на контроллере – постоянное 24 В., следовательно, в ИБП можно будет отказаться от инвертора и подавать на контроллер сразу постоянное напряжение. Благодаря отказу от инвертора итоговый КПД повысится.

При проектировании ИБП в классическом виде, КПД системы был бы ниже, ввиду двух дополнительных преобразований:

- из постоянного напряжения в переменное в ИБП;

- из переменного в постоянное в блоке питания контроллера.

Далее переходим к разработке функциональной схемы ИБП и алгоритма ее работы.