Zasilacz bezprzerwowy (UPS) jest niezbędnym elementem w wielu zastosowaniach przemysłowych. Jeśli przerwa w głównym zasilaniu może spowodować utratę danych, uszkodzenie wrażliwego sprzętu, zagrożenie dla bezpieczeństwa lub życia, system musi być wyposażony w UPS. W przypadku zewnętrznej awarii zasilania te krytyczne systemy automatycznie podłączą obciążenie do akumulatora i będą dostarczać energię przez akumulator, zyskując w ten sposób czas na podłączenie innego źródła zasilania lub zapewniając bezpieczne wyłączenie sprzętu.
System UPS jest szeroko stosowany i obejmuje wiele dziedzin, takich jak telekomunikacja, szpitale i centra danych. UPS zaprojektowany specjalnie do obciążeń prądem stałym (DC) może zapewnić ochronę sprzętu w transporcie, wytwarzaniu energii, automatyce fabryk i budynków, produkcji półprzewodników, bezpieczeństwie i innych dziedzinach.
Jest to nie tylko proste urządzenie przełączające pomiędzy zewnętrznymi źródłami zasilania i akumulatorami zapasowymi, UPS musi także zarządzać stanem akumulatora oraz napięciem wejściowym/wyjściowym. Kiedy inżynierowie dodają UPS do istniejącego lub planowanego sprzętu, muszą wybrać produkty odpowiadające wymaganiom obciążenia i baterii, biorąc jednocześnie pod uwagę interfejs i wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy UPS.
Zapoznaj się z zasadą działania zasilacza awaryjnego
Sprzęt przeznaczony do zasilania prądem przemiennym (AC) wykorzystuje zasilacz UPS prądu przemiennego, który przekształca prąd stały z akumulatora zapasowego na sygnał wyjściowy prądu przemiennego odpowiedni dla obciążenia poprzez obwód falownika (rysunek 1). Podczas normalnej pracy zewnętrzne źródło prądu przemiennego będzie bezpośrednio dostarczać energię do obciążenia, bez konieczności przechodzenia przez akumulator i falownik. W przypadku przerwy w zasilaniu zewnętrznym akumulator będzie dostarczał do odbiornika energię o wymaganym napięciu poprzez falownik aż do wyczerpania się akumulatora, przywrócenia zasilania zewnętrznego lub podłączenia innego źródła zasilania.
Zasilacz UPS AC zawiera prostownik, który działa, gdy jest dostępne źródło zasilania prądem przemiennym. Prostownik przekształca część prądu przemiennego na prąd stały i ładuje akumulator po jego ustabilizowaniu.
UPS AC przejdzie w tryb obejścia bez konieczności przechodzenia przez akumulator
Rysunek 1: UPS AC w razie potrzeby przejdzie w tryb obejścia, bez konieczności przechodzenia przez akumulator, a następnie użyje falownika do przekształcenia prądu stałego z akumulatora na prąd przemienny wymagany przez obciążenie. Prostownik ładuje akumulator za pomocą zasilacza prądu przemiennego. (Źródło obrazu: TDK Lambda)
Obciążenie DC można podłączyć bezpośrednio do akumulatora zapasowego za pośrednictwem DC-UPS. DC-UPS ma dwie główne funkcje. Gdy dostępne jest zewnętrzne źródło zasilania, DC-UPS może działać jako wewnętrzna dwukierunkowa przetwornica DC/DC. W ten sposób UPS może nie tylko wykorzystać wyprostowane napięcie prądu stałego do ładowania akumulatora, ale także przekształcić napięcie prądu stałego w napięcie odpowiednie dla obciążenia prądu stałego (rysunek 2). W przypadku przerwy w zasilaniu zewnętrznym pełni on funkcję przetwornicy DC/DC, zapewniając stabilizację napięcia od akumulatora do obciążenia.
W DC-UPS akumulator bezpośrednio dostarcza energię do obciążenia
Rysunek 2: W DC-UPS akumulator bezpośrednio dostarcza energię do obciążenia. Po przywróceniu zewnętrznego zasilania, wyprostowany zewnętrzny zasilacz o napięciu przemiennym dostarcza energię do obciążenia i ładuje akumulator. (Źródło obrazu: TDK Lambda)
Zasilacz DC-UPS DUSH960 firmy TDK Lambda (rysunek 3) jest odpowiedni dla napięć wejściowych prądu stałego w zakresie od 12 V do 60 V. Przy programowanych przez użytkownika napięciach w zakresie od 12 V do 48 V prądu stałego, ten UPS może wyprowadzać prąd o natężeniu do 20 A i mocy 960 W. Jako programowalna przetwornica DC/DC, DUSH960 DC-UPS może pracować w zakresie wejściowym i wyjściowym od 10 V do 60 V (napięcie nominalne od 12 V do 48 V) bez konieczności stosowania baterii.
Dzięki temu, że akumulator zapasowy może bezpośrednio zasilać obciążenie bez konieczności stosowania falownika, wydajność systemu DC-UPS jest niezwykle wysoka. Ten DC-UPS może niezawodnie przesyłać od 96% do 98% swojej energii elektrycznej poprzez akumulator.