Система безперебійного живлення - огляд тем ScienceDirect
Пов’язані терміни:
Завантажити у форматі PDF
Про цю сторінку
Джерела безперебійного живлення
Системи безперебійного живлення (ДБЖ) використовуються для забезпечення безперебійного, надійного та високоякісного живлення для цих чутливих навантажень. Застосування систем ДБЖ включають медичні установи, системи життєзабезпечення, системи зберігання даних та комп’ютерні системи, аварійне обладнання, телекомунікації, промислову обробку та системи онлайн-управління. Статичний перемикач забезпечує надмірність джерела живлення у випадку несправності ДБЖ або перевантаження. Для використання статичного вимикача напруга мережі змінного струму та навантаження повинні бути у фазі. Цього можна легко досягти за допомогою фазового блоку управління. Основними перевагами онлайнових ДБЖ є дуже широка толерантність до зміни вхідної напруги та дуже точне регулювання вихідної напруги. Крім того, немає часу переходу під час переходу від нормального до накопиченого енергетичного режимів. Лінійно-інтерактивні системи ДБЖ складаються із статичного перемикача, послідовного індуктора, двонаправленого перетворювача та акумуляторної батареї. Додатковий пасивний фільтр може бути доданий на виході двонаправленого перетворювача або на вхідній стороні навантаження.
Джерела безперебійного живлення
19.2.5 Ротаційні ДБЖ
Рис. 19.10. Різна конфігурація поворотних систем ДБЖ: (A) мотогенераторний комплект, (B) поворотний ДБЖ з резервним акумулятором та (C) поворотний ДБЖ з резервним дизельним/природним газовим двигуном.
Застосування пристроїв SiC
Дірк Кранцер,. Стефан Шенбергер, у широкосмугових напівпровідникових силових пристроях, 2019
9.2.1.3 Витрати на експлуатацію
Для онлайн-систем ДБЖ основні витрати не зумовлені прямими витратами на саму енергетичну електроніку. Оскільки вся енергія завжди протікає через інвертор, ефективність сильно впливає на експлуатаційні витрати систем [9]. Розрахована на тривалість життя 10 років, частина витрат, пов’язаних з ефективністю (енергетичні витрати), становить приблизно 80% загальних витрат на володіння. Для розрахунку поточних витрат робляться такі припущення:
Номінальна потужність системи становить 10 кВт
Система працює 365 днів на рік 24 години з PN/2
Ефективність трирівневого інвертора SiC: 98,4%
Ефективність трирівневого інвертора Si: 97,4%
Ефективність дворівневого інвертора Si: 95,4%
Постійна ціна енергії 0,17 € за кВт-год
Відносні експлуатаційні витрати з ціною енергії 0,17 € за кВт-год показані на рис. 9.11. Економія становить майже 40% на рік, якщо порівнювати демонстратор із звичайною трирівневою системою Si.
Малюнок 9.11. Відносні щорічні експлуатаційні витрати 0,17 € за кВт-год (час роботи 365 днів о 24 год при PN/2).
На рік різниця в 1% балів щодо ефективності призводить до економії майже 80 € на рік. За 10 років без урахування депозитів та з постійною ціною енергії економія становить понад 750 €. Відносно система ДБЖ SiC має на 40% менше експлуатаційних витрат на рік.
Програми IGBT
Б. Джаянт Баліга, в The IGBT Device, 2015
17.4.7 ДБЖ без трансформатора на 300 кВА
Необхідна система безперебійного живлення великої потужності, що забезпечує потужність понад 300 кВА для великих фінансових центрів обробки даних (а також телекомунікаційних центрів та лікарень). Для цього додатка було розроблено два основних типи конфігурацій [15]. Автономна конфігурація, показана на рис. 17.13 (а), забезпечує живлення комп'ютерів (навантаження) безпосередньо від мережі змінного струму під час нормальної роботи. Статичний перемикач використовується для використання резервного живлення акумулятора, коли вхідне живлення змінного струму має проблеми. Комутація може бути виконана протягом 10 мс, забезпечуючи безперебійну роботу комп'ютерів. Двонаправлений інвертор використовується для зарядки акумуляторів і для подачі змінного струму на навантаження під час відключення електроенергії. Автономна конфігурація ДБЖ усуває перебої в електроживленні та захищає від провисань, падінь або стрибків напруги вхідного змінного струму.
Малюнок 17.13. Конфігурації великих джерел безперебійного живлення: (а) в автономному режимі; (b) в Інтернеті.
Інтернет-ДБЖ, показаний на рис. 17.13 (b), забезпечує більші електричні характеристики та надійність, необхідні для великих центрів обробки даних. Він складається з повністю вирівняного випрямляча та інверторного каскаду для подачі живлення до комп’ютерів (навантаження) через шину постійного струму, до якої підключена резервна батарея. На додаток до функцій, перелічених вище для автономного ДБЖ, він може захищати від перехідних процесів, таких як стрибки напруги, гармонічні спотворення та коливання частоти на вхідному джерелі змінного струму.
Інтернет-ДБЖ є найбільш часто використовуваним підходом для великих центрів фінансових даних, банків та лікарень [15]. Автори заявляють: "З розвитком IGBT, який використовує високочастотну широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ), ДБЖ розпочав адаптацію інверторів IGBT на початку та в середині 1990-х". Випрямний каскад на основі тиристорів був замінений випрямлячами на основі IGBT, оскільки він міг усунути вхідний ізолюючий трансформатор, зменшуючи розмір і вагу блоку ДБЖ. Безтрансформаторне ДБЖ є домінуючим у програмах ЦОД для діапазону потужності 100–300 кВА. Автори заявляють: «Біполярний транзистор IGBT або ізольований затвор є ключовим фактором для розробки безтрансформаторного ДБЖ».