Настоящая статья посвящена анализу основных типов источников бесперебойного питания, используемых для различных областей применения. Отметим. Что в данной статье мы рассматриваем трехфазные ИБП, выполненные по схеме двойного преобразования, но по разным технологиям.

Сегодня ИБП применяются в различных областях, таких как промышленность с непрерывным циклом производства, связь, IT индустрия, а также банковский сектор, транспорт, медицина и многие другие. Отметим, что для каждой области применения характерны специальные требования, предъявляемые к техническим параметрам ИБП, которые кардинально могут отличаться для различных областей применения. В связи с этим необходимо отметить, что нельзя предложить один универсальный ИБП, который мог бы составить конкуренцию другим типам ИБП. Поэтому рассмотрим основные требования, предъявляемые к работе источников бесперебойного питания, которые помогут нам определить основные преимущества различных типов для разных условий.

Сразу разделим типы ИБП на промышленные и коммерческие, что поможет нам лучше понять их технические параметры и преимущества.

К коммерческим ИБП относятся источники бесперебойного питания, выполненные по схеме двойного преобразования, которые имеют высокочастотный выпрямитель на IGBT транзисторах, инвертор с повышенным входным напряжением и аккумуляторную батарею с напряжением от 384 до 768 Вольт. Данные тип ИБП может быть выполнен в двух вариантах модульном и монолитном. При требовании резервирования по схеме 2N монолитный ИБП выигрывает перед модульным, а при резервировании по схеме N+1, модульный ИБП дает такую возможность. Хотя оба типа имеют равные технические параметры с высоким значением КПД, минимальным размером и не оказывают негативное воздействие на входную сеть.

Промышленные ИБП, как правило, имеют низкочастотный выпрямитель, выполненный по 12-пульсной схеме, более низкое напряжение аккумуляторной батареи (от 348 до 384В), инвертор с более низким входным напряжением и повышающий трансформатор, который одновременно служит гальванической развязкой между нагрузкой и преобразователем. При сравнении с коммерческими ИБП, промышленный тип проигрывает в эффективности преобразования 90-92 процента против 95-96 процентов у коммерческих, 12-пульсный выпрямитель оказывает негативное влияние на входную сеть, что требует установки дополнительного фильтра, а также большие габариты. Более низкий КПД и негативное воздействие выпрямителя на входную сеть компенсируются работой ИБП в режиме байпаса, как правило, промышленное оборудование не критично к пропаданию сети на период срабатывания ключа байпаса. В этом случае иногда добавляется разделительный трансформатор со стабилизатором напряжения перед входом байпаса, что приводит к значительному увеличению стоимости, но полностью отвязывает линию бесперебойного питания от входной сети.

Но несмотря на такие большие плюсы коммерческих ИБП перед промышленными, нужно отметить и их минусы. В промышленных ИБП преобразование происходит при более низком напряжении, поэтому в этом случае намного проще обеспечить защиту ИБП как от воздействия внешней среды, так и от перегрузки, перегрева. Также намного проще обеспечить охлаждение преобразователей ограниченным воздушным потоком, поэтому промышленные ИБП имеют вертикальное направление охлаждающего воздушного потока, выходящего через верхнюю крышку. В связи с этим мы можем легко повысить класс защиты до IP31 и IP42. Второе преимущество вертикального потока позволяет устанавливать данные ИБП вплотную к стенке, что также дает им преимущества при компактном размещении в контейнерах.

Коммерческие ИБП имеют, как правило, горизонтальное направление воздушного потока, что предполагает наличие дополнительного пространства за ИБП и как правило сам ИБП имеет класс защиты IP20, что предполагает его размещение в тепличных условиях, где нет воздействия вышеперечисленных негативных факторов для промышленного типа.

Оценка стоимости по CAPEX для двух типов ИБП выводит вперед коммерческий тип. В целом разница получается около 20-30 процентов.

Режим работы промышленного ИБП в режиме байпаса уравнивает потери при преобразовании электроэнергии.

Что касается сервисных затрат OPEX, то промышленный тип предполагает замену таких компонентов, как электролитические конденсаторы и вентиляторы. Данные работы должны быть выполнены после 5 лет эксплуатации. Что касается коммерческих ИБП, то данные узлы не предусмотрены для замены, поэтому срок службы данного типа ограничен 6-8 годами.

В связи с вышесказанным, мы можем сделать вывод, что заказчик должен определить какой тип ИБП отвечает его требованиям в большей степени и после этого рассчитать стоимость покупки и стоимость владения.

В настоящей статье мы предлагаем Вам рассмотреть и провести сравнительный анализ 6 пульсной и 12-ти пульсной схем диодно-тиристорных выпрямителей источников бесперебойного питания.

Выпрямитель, выполненный по 6-ти пульсной схеме, является низкочастотным выпрямителем, работающим в широком диапазоне входного напряжения без снижения мощности -±25% и в частотном диапазоне от 40Гц до 65Гц.

Основные преимущества источников бесперебойного питания с 6-ти пульсными выпрямителями:

1. Низкая стоимость

2. Высокая надежность

3. Простота конструкции, облегчающая сервисное обслуживание и ремонт

Однако следует отметить и отрицательные стороны этой схемы. На первый взгляд она кажется дешевой и простой, но не всегда она может найти применение в системах гарантированного электропитания.

Основным негативным фактором данной схемы является то, что она является нелинейной импульсной нагрузкой, которая оказывает негативное влияние на качество входной сети. Так коэффициент нелинейности может достигать 25-30 процентов, что в свою очередь осложняет коммутацию ИБП с дизель генераторными установками.

Выпрямитель, выполненный по 12 пульсной схеме, представляет собой два гальванически развязанных 6-ти пульсных выпрямителя, работающие со сдвигом фаз в 30%.

Данная схема позволяет снизить нелинейность выпрямителя до 6-10%, что в свою очередь значительно упрощает возможность использования данного ИБП в составе гарантированной системы электропитания вместе с дизель генераторными установками.

Теперь рассмотрим непосредственно физические параметры, отличающие оба типа выпрямителей.

Для 6-ти пульсной схемы основной вклад в искажение входного тока вносят гармоники 5, 7 и 11 уровней. Так, например 5-я гармоника может достигать 25%, 7-я- 8% и 11-я-6%. Следует отметить, что работа 6-ти пульсного выпрямителя от стационарной сети может негативно влиять и на работу другого оборудования.

Для 12-ти пульсной схемы выпрямителя мы видим, что основное негативное влияние оказывают гармоники, начиная с 11-ой – 7%.

Отсюда вытекает, что в случае адаптации 6-ти пульсного выпрямителя нам следует применить фильтр для 5-ой гармоники. При этом его негативное влияние на входную сеть может сравниться с 12 пульсным выпрямителем, что является неплохим решением для адаптации 6-ти пульсной схемы. Но данное решение для 12-ти пульсного выпрямителя даст еще более положительный эффект, поэтому это решение наиболее приемлемо для совместного использования ИБП и ДГУ.

Отдельно следует отметить, что при резких набросах нагрузок фильтры могут вносить некий дисбаланс в стабильную работу генераторов, поэтому мощность генераторов должна быть выбрана с учетом типа ИБП.