Введение, Исто́чник бесперебо́йного пита́ния, (ИБП)
ГОСТ 13109-87 определяет следующие нормы в электропитающей сети: напряжение 220 В + 10%; частота 50 Гц + 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8% (длительно) и менее 12% (кратковременно).
Неполадками в питающей сети считаются:
- авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);
- высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения до 6 кВ продолжительностью от 10 до 100 мс);
- долговременные и кратковременные подсадки и всплески напряжения;
- высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);
- побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).
Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрам электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами. ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).
Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.
1. Составные части ИБП
схемы управления
Режим байпас
„ Бустер “ (англ. booster ) — ступенчатый автоматический регулятор напряжения (англ. Automatic Voltage Regulation, AVR ), имеющий автотрансформатор в своей основе. Используется в ИБП, которые работают по интерактивной схеме. Часто ИБП оснащается только повышающим „бустером“, который имеет всего лишь одну либо несколько ступенек повышения, но есть модели, которые оснащены универсальным регулятором, работающим и на повышение (boost), и на понижение (buck) напряжения. Использование бустеров позволяет создать схему ИБП, способную выдержать долгие глубокие „подсадки“ и „проседания“ входного сетевого напряжения (одной из наиболее распространенных проблем отечественных электросетей) без перехода на аккумуляторные батареи, что позволяет значительно увеличить срок „жизни“ аккумуляторной батареи.
Разработка преобразователя частоты для управления асинхронного двигателя
... на инверторе напряжения или циклоконверторе. 1.3 Циклоконвертор или непосредственный преобразователь частоты: Так как разрабатываемое устройство должно иметь возможность получать энергию от батарей, стало не ... сигнала. В данном дипломном проекте частота ограничивается в большей степени невозможностью работы ключей на частотах порядка 50кГц. Коэффициент передачи инвертора напряжения для скалярной ШИМ ...
Инвертор — устройство, которое преобразует род напряжения из постоянного в переменное (аналогично переменное в постоянное).
Основные типы инверторов:
- инверторы, которые генерируют напряжение прямоугольной формы;
- инверторы с пошаговой аппроксимацией;
- инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
- преобразователь с импульсно-плотностной модуляцией (ИПМ, англ. Pulse-density modulation )
Total Harmonic Distortion, THD
- 0% — форма сигнала полностью соответствует синусоиде;
- порядка 3% — форма близкая к синусоидальной;
- порядка 5% — форма сигнала приближенная к синусоидальной;
- до 21% — сигнал имеет трапецеидальную или ступенчатую форму (модифицированный синус или меандр);
- 43% и свыше — сигнал явно выраженной прямоугольной формы (меандр).
THD-фильтр
входной изолирующий трансформатор
Для расширенного мониторинга состояния самого ИБП (например, уровень заряда батарей, параметры электрического тока на выходе) применяются различные интерфейсы: для подключения к компьютеру — USB и последовательный (COM) порт, при этом производителем ИБП поставляется фирменное программное обеспечение, которое позволяет проанализировав ситуацию, определить время работы и дать оператору возможность безопасно выключить компьютер, завершив работу всех программ. Для наблюдения за состоянием источников бесперебойного питания ) и другого оборудования через локальную вычислительную сеть используется протокол SNMP и специализированное программное обеспечение.
Для того, чтобы повысить надежность всей системы в целом, применяется резервирование — схема, которая состоит из двух или более ИБП.
2. Схемы построения ИБП
Существует три схемы построения ИБП:
резервный
- Недостатки
- несинусоидальная форма выходного напряжения (аппроксимированная синусоида, квази синусоида);
- относительно долгое время (порядка 4..12 мс) переключения на питание от батарей;
- невозможность корректировать ни напряжение, ни частоту (VFD по классификации МЭК).
- Достоинства
- За счёт КПД около 99% практически бесшумны и имеют минимальное тепловыделение;
- невысокая стоимость ИБП в целом.
- Итог
Чаще всего ИБП, построенные по такой схеме, используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей начального уровня, для которых не критично своевременное отключения в случае неполадки в сети. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме.
интерактивный
неавтономный
3. Международная классификация ИБП по стандарту IEC 62040-3
Стандартом IEC 62040-3 введена следующая классификация ИБП:
Пример обозначения типа ИБП VFI SS 111
1-я группа символов
- Класс VFI (Voltage and Frequency Independent) — напряжение и частота на выходе ИБП не зависят от входной сети.
- Класс VI (Voltage Independent) — выход ИБП зависит от частоты входа, но напряжение поддерживается в заданных пределах пассивным или активным регулированием.
- Класс VFD (Voltage and Frequency Dependent) — напряжение и частота на выходе ИБП зависят от входной сети.
2-я группа символов
- SS — синусоидальная форма выходного сигнала (коэффициент гармонических искажений Kги <8%) при линейной и нелинейной нагрузке.
- XX — несинусоидальная форма выходного сигнала при нелинейной нагрузке (синусоидальная при линейной).
- YY — несинусоидальная форма сигнала при любой нагрузке.
3-я группа символов
- 1-я цифра: нормальный режим -> автономный режим -> режим bypass,
- 2-я цифра: 100 % изменение линейной нагрузки в нормальном или автономном режиме (худший параметр),
- 3-я цифра: 100 % изменение нелинейной нагрузки в нормальном или автономном режиме (худший параметр).
4. Характеристики ИБП
- выходная мощность , измеряемая в вольт-амперах (VA) или ваттах (W);
- выходное напряжение , (измеряется в вольтах, V);
- время переключения , то есть время перехода ИБП на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);
- время автономной работы , определяется ёмкостью батарей и мощностью подключённого к ИБП оборудования (измеряется в минутах, мин.), у большинства офисных ИБП оно равняется 4-15 минутам;
- ширина диапазона входного (сетевого) напряжения , при котором ИБП в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);
- срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно свинцовые аккумуляторные батареи значительно теряют свою ёмкость уже через 3 года).
5. Вендоры
В 2007 году компания MGE была приобретена двумя другими участниками рынка: подразделение MGE, занимающееся трехфазными ИБП большой мощности было приобретено компанией Schneider Electric (которая владеет APC), а однофазный бизнес был приобретён компанией Eaton (оборудование под маркой Powerware)
ИБП производства General Electric также известны по предыдущему производителю как Victron или IMV (Invertomatic Victron).
5.1. Распределение продаж ИБП по производителям (2006 г., IT Research )
| Вендор | Млн долл. | % |
|---|---|---|
| APC | 233,7 | 55,6% |
| Ippon | 42,0 | 8,3% |
| Powercom | 24,1 | 4,9% |
| GE | 22,3 | 5,5% |
| Eaton Powerware | 20,4 | 5,0% |
| Emerson NP | 18,2 | 4,5% |
| Powerman | 16,8 | 4,1% |
| MGE UPS Systems | 12,2 | 3,01% |
| GE Digital Energy | 9,1 | 2,2% |
| Chloride | 6,7 | 1,66% |
| Inelt | 4,9 | 1,21% |
| AEG Power Solutions | 3,7 | 0,91% |
| NeuHaus | 3,7 | 0,90% |
| Newave | 3,1 | 0,76% |
| Socomec Sicon UPS | 2,3 | 0,58% |
| Sven | 1,9 | 0,46% |
| Riello | 1,8 | 0,45% |
| Tripp Lite | 0,5 | 0,13% |
| Lighthouse | 0,5 | 0,13% |
| BlueWalker | 0,2 | 0,04% |
| Inform Elektronik | 0,1 | 0,03% |
| Infosec | 0,04 | 0,01% |
| Всего | 428,24 | 100,00% |
Примечания
Данный реферат составлен на основе .
