Публикации

Защитой от искажений и пропадания напряжения являются источники бесперебойного питания (ИБП или английская аббревиатура - UPS). В зависимости от топологии (способа построения) ИБП, они обеспечивают различный класс защиты подключаемого через них оборудования. Самый низкий класс защиты обеспечивают ИБП Off-Line (или Stand-By UPS), самый высокий - ИБП топологии On-Line (двойное преобразование напряжения), промежуточное положение по классу защиты занимает топология Line Interactive.

Внутри класса On-Line ИБП присутствует масса различных вариантов исполнения входных и выходных цепей двойного преобразования. У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки, которые определяют область применения ИБП. Одним из критериев разделения ИБП внутри семейства On-Line является наличие или отсутствие в ИБП выходного трансформатора. Первые (рис.1) основаны на классической схеме, в которой выходной каскад инвертора нагружен на первичную обмотку выходного трансформатора (имеющего топологию «треугольник–звезда»). Вторые (рис.2) не имеют трансформатора на выходе инвертора, который через пассивный фильтр LC подключается непосредственно к нагрузке.

Сам по себе ИБП на трансформаторной основе редко обеспечивает полную гальваническую развязку нагрузки. В случае необходимости полной гальванической развязки в большинстве случаев для бестрансформаторных и трансформаторных ИБП необходимо применять опциональный изолирующий трансформатор, который реализует гальваническую развязку, как в режиме «Normal» (работа от сети), так и режиме «Bypass» (работа в обходном режиме). Однако существуют и исключения. То есть для получения отдельного источника с независимым заземлением, необходим изолирующий трансформатор, независимо от того разработан ли ИБП на основе безтрансформаторной технологии или нет.

Бестрансформаторная топология в ИБП средней и большой мощности уже не является новой инновационной разработкой. Отсутствие в конструкции тяжелых трансформаторов делает ее идеальной для облегченной электрической защиты оборудования с высоким значением коэффициента полезного действия (КПД – 92-94% против 89 - 91% КПД ИБП с трансформатором). Благодаря высокой экономичности, бестрансформаторная топология является более предпочтительной перед традиционной трансформаторной. Кроме того, такая топология ИБП позволяет сэкономить рабочее пространство за счет малой занимаемой ИБП площади и предъявляет меньшие требования к нагрузочной способности перекрытий.

Бестрансформаторная и трансформаторная топологии обеспечивают одинаковые показатели по качеству электропитания на выходе, уровню надежности ИБП, существенной разницы в показателях среднего времени наработки на отказ (MTBF) также не наблюдается.
Обычно по причинам стоимости материалов и комплектующих компонентов производители проектируют ИБП с трансформатором на выходе инвертора в диапазоне мощностей от 150-200 киловольт-ампер и выше. По этой причине бестрансформаторная конструкция ИБП более применима в работе в диапазоне более низких мощностей. Данное разграничение между двумя топологиями уменьшается с появлением на рынке новых и менее затратных по стоимости электротехнических составляющих. В среднем ИБП с трансформатором на выходе стоит на 20 - 30% дороже, чем ИБП без трансформатора аналогичной мощности.

По всем показателям – цена, вес, габариты бестрансформаторные ИБП опережают традиционные ИБП с трансформатором и вытеснили или в ближайшем времени вытеснят последние с рынка. Такая тенденция присутствует, но в некоторых применениях без ИБП с трансформатором не обойтись.

К бестрансформаторным моделям on-line ИБП относятся семейства Pulsar, Pulsar M, Pulsar MX и Comet EX RT компании MGE UPS Systems. Мощность моделей Pulsar — от 0,7 до 20 кВА, а Comet — 5/7/11 кВА. Устройства этих семейств дополняют друг друга и рассчитаны на защиту такого оборудования, как серверы, серверные комнаты, хранилища данных, коммуникационное оборудование.

Самые мощные трехфазные on-line ИБП компании MGE, семейство Galaxy, основаны на принципе двойного преобразования и имеют широкий диапазон входного напряжения, с нижним пределом до -37%. В  серию таких устройств, названную Galaxy 3000, входят модели с номиналами выходной мощности 10/15/20/30 кВА. Такие аппараты предназначены для защиты энергоснабжения центров обработки данных, комплексов медицинского, промышленного и коммуникационного оборудования и других важных объектов. Компактный дизайн электрических компонентов потребовал жидкостного охлаждения как наиболее эффективного средства отвода тепла. Модели семейства совместимы с дизель-генераторами. Интеллектуальная система мониторинга батарей продлевает срок их службы, а наличие четырех коммуникационных слотов расширяет возможности управления устройствами серии.

Помимо серии Galaxy 3000, в семейство входят еще более мощные ИБП — Galaxy 5000 с номиналом от 40 до 120 кВА. Эти две серии выполнены по бестрансформаторной схеме. Модели Galaxy 6000, мощностью от 250 до 800 кВА и Galaxy 9000, мощностью 800 кВА представляют серии трансформаторных ИБП.

Таким образом, оборудование семейства Galaxy покрывает практически все возможные потребности заказчиков, имеет высокий КПД — до 94%, большую перегрузочную способность и обеспечивает высокое качество выходного напряжения при питании нелинейных нагрузок с нестабильными характеристиками. Возможность параллельного подключения до шести блоков ИБП (по 800 кВА) позволяет обеспечить мощность до 4800 кВА (рис.3)

Рассматривая в совокупности технические аспекты применения трансформаторных и бестрансформаторных ИБП, можно составить таблицу (табл.1.), характеризующую сильные и слабые стороны обоих типов конструкции ИБП.

Разумеется, ни одна из рассмотренных характеристик не должна рассматриваться в качестве единственного критерия выбора того или иного типа ИБП.

Михаил Популов,

руководитель регионального представительства ООО «Трансфер Эквипмент Восток» в г. Екатеринбурге

populov@tev.ru

Рис.1. Топология трансформаторного ИБП

Рис.2. Структурная схема бестрансформаторного ИБП

Рис.3. Линейка однофазных ИБП MGE UPS Systems