متداول ترین آرایش های یو پی اس
ساختار بر خط با تبدیل دوگانه(Online Double Conversion)
این متداولترین نوع یوپی اسها برای توانهای بالاتر از kVA10 است. بلوک دیاگرام
یک UPS با ساختار بر خط با تبدیل دوگانه، در شکل 8 نشان داده شده است که از نظر
ساختار و اجزا مشابه مدلهای آماده به کار است، با این تفاوت شاخص که مسیر اصلی
رسیدن تغذیه به مصرف کننده یکسوساز و اینورتر است نه مسیر Bypass آن.
در یوپی اسهای بر خط با تبدیل دوگانه، قطع تغذیه AC ورودی منجر به عملکرد
سوئیچ انتقال نمیشود، چرا که ورودی AC در این نوع UPSها حتی در شرایط نرمال
هم از طریق رکتیفایر برای شارژ بانک باتری پشتیبان و تأمین تغذیه DC ورودی اینورتر
استفاده میشود و با قطع آن باتری همان وظیفه را برعهده میگیرد اینورتر همچنان
تغذیه بار را ادامه میدهد به همین خاطر در مدت قطع برق AC ورودی، هیچ جابجایی
توسط سوئیچ انتقال صورت نمیگیرد. در این ساختار هم رکتیفایر و هم اینورتر در
مسیر جریان مصرفکننده هستند و باید قادر باشند این جریان را بصورت مستمر و
بیوقفه تحمل کنند. حتی رکتیفایر معمولاً توانی بیشتر از توان مصرفکننده (برای
شارژ همزمان باتری و تأمین تغذیه DC ورودی اینورتر) دارد. این خاصیت باعث کاهش
راندمان کلی دستگاه و افزایش تلفات آن و میزان گرمای تولیدی توسط دستگاه
میشود. میتوان گفت این نوع یوپی اسها از منظر مصرفکننده عملکردی نزدیک به
ایدهآل دارند. اما فرسایش مستمر و بیوقفه المان های قدرت، قابلیت اطمینان این
تجهیزات را در بلند مدت در مقایسه با مدلهای آماده به کار خدشهدار میسازد و انرژی
مصرفشده به علت راندمان نسبتاً کمتر آنها در بلند مدت هزینههای دوره بهرهبرداری
این یوپی اسها را افزایش میدهد. همچنین، توان ورودی کشیده شده توسط رکتیفایر
توان بالای این نوع UPS اغلب غیرخطی بوده و میتواند منجر به اشغال ظرفیت و
ایجاد تداخل الکترومغناطیسی در سیمکشی برق تأسیسات شده و مشکلاتی را در زمان
استفاده از دیزلژنراتور برق اضطراری به دنبال داشته باشد .
در سالهای اخیر در تجهیزات جدید این دو مشکل UPSهای با ساختار بر خط با تبدیل
دوگانه را با تمهیداتی مرتفع ساختهاند. اکثر سازندگان تجهیزاتشان را به نحوی طراحی
میکنند که بتوانند هم به صورت بر خط با تبدیل دوگانه و هم بصورت آماده به کار
در تعامل با خط قابل استفاده باشند و این نوع عملکرد را به عنوان ECO Mode
معرفی کردهاند در واقع UPS با بازبینی مستمر ورودی و در صورت ثبات مشخصات و
برخورداری از کیفیت توان مطلوب بصورت آماده به کار عمل کرده و در غیراینصورت
بصورت بر خط با تبدیل دوگانه عمل خواهد کرد. برای رفع مشکل دوم هم اکثر
سازندگان، یوپی اسهای خود را مجهز به ادوات تصحیح ضریب توان و فیلترهای اکتیو
میسازند به نحوی که ضریب توان در مدلهای جدید در حد 1 و اعوجاج جریان ورودی
دستگاه کمتر از 6 درصد و در برخی از مدلها کمتر از 3درصد باشد .
UPS های با ساختار دلتا
این نوع یوپیاس، که در شکل 5 نشان داده شده است، یک فناوری نسبتاً جدید با
قدمت حدود 10ساله است که برای جبران برخی از محدودیتهای ساختار بر خط با
تبدیل دوگانه در توانهای از KVA5 تا MW1.6 معرفی شده است .
مشابه ساختار بر خط با تبدیل دوگانه، UPS دلتا دارای اینورتری است که قادر به
تأمین 100 درصدی توان بار است. با این حال، یک مبدل دلتا اضافی در تأمین تغذیه
خروجی مشارکت میکند. در شرایط قطع تغذیه AC ورودی یا تغییراتی بیش از مقادیر
از پیش تعیین شده، این طراحی رفتاری مشابه ساختار بر خط با تبدیل دوگانه را خواهد
داشت.
دلیل صرفهجویی انرژی در UPSهای با فناوری دلتا این است که در زمان حضور برق
شهر در این روش تنها اختلاف سطح ولتاژ بین ورودی و خروجی جبران میشود و مانند
ساختار بر خط با تبدیل دوگانه نیاز به تبدیل کامل ولتاژ از حالت AC به DC و تبدیل
مجدد آن از DC به AC با صد در صد توان نیست .
عملکرد UPSهای دلتا، در قسمت خروجی تا حد زیادی شبیه یوپی اسهای بر خط با
تبدیل دوگانه مجهز با استابیلایزر و با عملکرد ECO Mode است. ولی غالباً از منظر
مشخصات ورودی دستگاه متفاوتند. در واقع آنها مجهز به استابیلایزر اینورتری در مسیر
Bypass هستند که تصحیح ضریب توان، کاهش اعوجاج هارمونیکی و تثبیت دامنه
ولتاژ خروجی را بدون استفاده از فیلترهای بزرگ و راه حلهای سنتی امکانپذیر میسازند .
کنترل ضریب توان ورودی همچنین باعث میشود تا این نوع UPS توانایی کار با
دیزلژنراتور را داشته و نیاز به در نظر گرفتن ظرفیت اضافه برای سیمکشی شبکه
تغذیه یوپیاس و ژنراتور نیست. UPS دلتا تنها فناوری از انواع فناوریهای پایهای برای
ساخت یوپیاس است که به صورت اختراع ثبت شده و قابل استفاده برای تمامی
سازندگان یوپیاس نیست و به همین علت شاید در بازار توسط سازندگان متعدد و با
برندهای مختلف موجود نیست
خلاصه ای از انواع UPS
برخی از ویژگیهای ساختارهای مختلف یوپی اسها در جدول زیر نشان داده شده است.
برخی از مشخصات، مانند راندمان، با انتخاب نوع UPS به مشتری تحمیل میشود. از
آنجا که نحوه اجرا و پیادهسازی و کیفیت تولید، ویژگیهایی مثل قابلیت اطمینان
دستگاه را تحت تاثیر قرار میدهند بنابراین لازم است که این نوع عوامل هم در کنار
ساختار UPS برای ارزیابی چنین پارامترهایی مورد توجه قرار گیرد
جمع بندی
در حال حاضر محصولات ارائه شده در بازار صنعت یوپیاس که به مرور زمان تکامل
یافته و از رشدمطلوبی برخوردار شدهاند شامل اکثر ساختارهای فوقالذکر بجز ساختار
آماده به کار از نوع فررو میشوند. البته باید یادآور شد که تنوع بسیار سازندگان در این
بازار محدودههای قدرت اعلام شده در جدول بالا را بسیار متنوع ساخته است به عنوان
مثال یک خریدار جستجوگر قادر است مدلهای آماده به کار تا KVA6 و مدلهای در تعامل
با خط تا توان KVA10 را در بازار این تجهیزات پیدا کند. هر کدام از ساختارهای
معرفیشده ویژگیهایی دارند که آنها را برای یک کاربرد خاص مناسب و برای کاربرد
دیگر نامناسب میکند در واقع نمیتوان ادعا کرد که یک نوع خاص UPS برای تمام
کاربردها مناسب و ایدهآل است. این کاربر یا استفادهکننده نهایی یوپیاس است که
میتواند تنها با شناخت دقیق این ساختارها و مزایا و معایب هریک از آنها در کنار
مشخصات فنی و کیفی شبکه اصلی و همچنین نیازهای مصرف کنندهای که قرار است به
UPS وصل شود است مناسبترین انتخاب را داشته باشد
