معرفی یو پی اس (UPS):

UPS متشکل از حروف اختصاری Uninterruptible Power System (به مفهوم سیستم قدرت بدون وقفه) است. یو پی اس (UPS ) دستگاهی است که مابین منبع قدرت برق شهر (منبع اصلی) و مصرف کننده­ ها (تجهیزات الکتریکی یا الکترونیکی) قرار می گیرد و در هنگام قطع برق و یا وجود اختلال در برق شهری از ایجاد وقفه در تغذیه ورودی و یا انتقال اختلالات برق به مصرف کننده­ ها جلوگیری و از آنها محافظت می­ نماید تا در عملکرد مصرف کننده­ ها خللی ایجاد نگردد. امروزه با توجه به کاربرد بیش از پیش و وابستگی بسیار زیاد فعالیت­ های روزمره به انواع فناوری، لزوم دسترسی همیشگی به استفاده از فناوری­ ها بصورت یک ضرورت انکار ناپذیر درآمده است که این امر لزوم استفاده از برق پایدار (یو پی اس، UPS) جهت تغذیه تجهیزات را به دنبال خواهد داشت. همچنین با درنظر گرفتن حساسیت و قیمت بالای تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، استفاده از یو پی اس (UPS) کارآمد و با کیفیت مناسب برای محافظت و عملکرد پایدار و بی ­عیب و نقص تجهیزات، الزامی خواهد بود. با توجه به موارد ذکر شده، شرکت آرکا شبکه به پشتوانه تجربه چندین ساله مدیران و متخصصین مجرب خود نسبت به ارائه مشاوره و تامین انواع یو پی اس (UPS) با کیفیت بالا و همچنین ارائه خدمات پشتیبانی یو پی اس (UPS)های مختلف به کلیه مراکز دولتی و خصوصی اقدام نموده است.

-          چرا می بایست از یو پی اس (UPS) استفاده نمود؟

به احتمال بسیار زیاد تجربه ناخوشایند آسیب دیدن تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی که مستقیما و بدون هیچ دستگاه محافظت کننده ­ای به برق شهری متصل بوده ­اند برای خود ما و یا اطرافیان ما اتفاق افتاده است. از آنجاییکه برق شهر برای رسیدن به مصرف کننده ­ها از مسیرهای مختلف و طولانی عبور می ­کند، می­ تواند دارای اختلالات متعددی باشد که منجر به آسیب دیدن تجهیزات متصل به برق شهر گردد. در کنار آسیب احتمالی که به تجهیزات خواهد رسید موارد ذیل نیز می­ توانند خسارات جدی بهمراه داشته باشند:

-          از دست دادن اطلاعات (تراکنش­ ها، تصاویر، صوت، برنامه­ ها، داده­ های مشتریان و ...) که بعضا ممکن است با هیچ هزینه­ ای قابل جبران نباشد.

-          از دست دادن زمان تولید و افزایش هزینه کار و همچنین اتلاف مواد اولیه و کالاهای نهایی

-          آسیب دیدن تاسیسات و افزایش هزینه جهت برگشت به چرخه کار

-          ایجاد تاخیر در انجام و ارائه خدمات و در نتیجه نارضایتی مشتریان

-          ایجاد آسیب ­های فردی و اجتماعی

و موارد بسیار دیگری که در هر صنعت و فناوری به نوبه خود خسارت بار خواهد بود.

لذا استفاده از یک تجهیز محافظتی واسط (یو پی اس، UPS) بین برق شهر و مصرف کننده، جهت عملکرد پایدار و بدون مشکل تجهیزات، ضروری است.

برخی از اختلالات متداول موجود در برق شهر که می ­تواند منجر به آسیب کلی مصرف کننده گردد و با استفاده از یو پی اس (UPS) با کیفیت مناسب مرتفع می­ گردد، به شرح ذیل است:

-          قطع برق شهر (Blackout)

-          قطع لحظه­ ای برق شهر (Short Interruption)

-          کاهش ناگهانی (لحظه­ ای) ولتاژ برق شهر (Sag)

-          افزایش ناگهانی (لحظه­ ای) ولتاژ برق شهر (Surge)

-          کاهش طولانی مدت ولتاژ برق شهر (Under Voltage)

-          افزایش طولانی مدت ولتاژ برق شهر (Over Voltage)

-          وجود نویز بر روی برق شهر (Line Noise)

-          تغییرات فرکانس برق ورودی (عموما در هنگام استفاده از ژنراتور اتفاق می­ افتد) (Frequency Variation)

-          اختلالات ناشی از مصرف کننده ­های سوئیچینگ روی برق شهر (Switching Variation)

-          اختلالات هارمونیکی (عمدتا ناشی از مصرف کننده ­های پرتوان همچون کوره­ های القایی که در نزدیکی محل مصرف کننده حضور دارند، اتفاق می ­افتد) (Harmonic Distortion)

انواع یو پی اس (UPS) استاندارد از نظر طراحی:

یو پی اس (UPS) های استاندارد از نظر طراحی به سه دسته عمده Off-Line ، Line-Interactive و On-Line تقسیم می­ شوند. یو پی اس (UPS)های Off-Line بطور معمول فقط چهار اختلال اولیه برق شهر (ذکر شده در بالا) را رفع می­ نمایند و پایین­ ترین رده یو پی اس (UPS) تلقی می ­شوند. یو پی اس (UPS)های Line-Interactive عموما شش اختلال اولیه برق شهر را رفع می ­نمایند و رده میانی در کیفیت انواع یو پی اس (UPS) هستند. بالاترین رده کیفیت نیز یو پی اس (UPS)های On-Line هستند که بایستی قادر به مرتفع نمودن کلیه اختلالات برق شهر باشند.

بر اساس استانداردهای بین ­المللی همچون IEC62040 یو پی اس (UPS)ها در سه کلاس کاری "وابسته به ولتاژ و فرکانس برق ورودی" یا VFD (Voltage Frequency Dependent)، "عدم وابسته به ولتاژ برق ورودی" یا VI (Voltage Independent) و "عدم وابسته به ولتاژ و فرکانس برق ورودی" یا VFI (Voltage Frequency Independent) دسته بندی می ­شوند. یو پی اس (UPS)های Off-Line از نوع VFD ، یو پی اس (UPS )های Line-Interactive از نوع VI و یو پی اس (UPS)های On-Line از نوع VFI هستند. همچنین در این استاندارد سه کلاس کیفیت براساس پاسخ گذرای یو پی اس (UPS)ها در نظر گرفته شده است که بالاترین کیفیت "کلاس1" و حداقل کیفیت "کلاس3" می­ باشد. (یو پی اس (UPS )های On-Line بایستی در کلاس1، یو پی اس (UPS )های Line-Interactive حداقل در کلاس2 و  یو پی اس (UPS)های Off-Line حداقل در کلاس3 ارائه شوند). در خصوص تفاوت­ های این مدل یو پی اس (UPS )ها می­ توانید به مقالات متعددی که در شبکه اینترنت وجود دارد و یا به استاندارد IEC62040 مراجعه نمایید.

اجزاء اصلی یک یو پی اس (UPS):

جهت برآورده کردن حفاظت در مقابل اختلالات ذکر شده در بالا، یو پی اس (UPS) بایستی حداقل از اجزاء اصلی زیر تشکیل شده باشد:

-          باتری (منبع ذخیره انرژی)، از آنجاییکه یکی از وظایف اصلی یو پی اس (UPS) تداوم ارائه توان به مصرف کننده­ ها در هنگام وجود اختلال در برق شهر است لذا باتری (منبع ذخیره انرژی) اولین و یکی از حیاتی­ترین اجزاء یک یو پی اس (UPS) است.

-       اینورتر (Inverter) ، این بخش وظیفه تبدیل انرژی (برق) ذخیره شده در باتری (منبع ذخیره انرژی) که بصورت مستقیم (DC) است را به برق متناوب (AC) که مورد نیاز مصرف ­کننده ­ها است را بعهده دارد. این بخش در صورت وجود اختلال در برق شهر ولتاژ مستقیم باتری را به ولتاژ متناوب تبدیل کرده و برق مورد نیاز مصرف کننده را تامین می­ کند. این بخش در یو پی اس (UPS)های Off-Line و Line-Interactive فقط در صورت نیاز عمل کرده و در یو پی اس (UPS)های On-Line بصورت دائم در حال کار است.

-          شارژر یا یکسوکننده (Charger/Rectifier) ، این بخش وظیفه شارژ باتری­ ها در یو پی اس (UPS)های Off-Line و Line-Interactive و در یو پی اس (UPS) های On-Line بطور همزمان شارژ باتری و تامین انرژی مورد نیاز بخش اینورتر را بعهده دارد.

-          مسیر بای­ پس (Bypass) ، این بخش وظیفه انتقال مصرف­ کننده از برق شهر به اینورتر و بالعکس را بعده دارد.

-          فیلترهای حذف نویز، این بخش وظیفه حذف و جلوگیری از انتقال نویزهای موجود در برق شهر ورودی به مصرف­ کننده را دارد.

لازم بذکر است اجزاء اشاره شده در بالا بصورت کلی بوده و در یو پی اس (UPS)های مختلف ممکن است اجزاء دیگری نیز اضافه گردند.

انواع یو پی اس (UPS) از نظر کاربرد:

- یو پی اس (UPS)های استاندارد (با کاربرد عمومی):

اینگونه یو پی اس (UPS)ها بصورت انبوه و برای کاربردهای عمومی طراحی می ­شوند و بایستی حداقل مطابق با یکی از کلاس­ های کاری اشاره شده در بالا همخوانی داشته باشند. قابلیت­ های عمومی برای این یو پی اس (UPS)ها از طرف سازنده در نظر گرفته می ­شود و قابلیت ­های اختصاصی بصورت اختیاری به مشتریان ارائه می­ گردد. مشخصات عمومی یو پی اس (UPS)های استاندارد معمولا بصورت زیر است:

  1. قابلیت کارکرد در بازه دمای صفر تا 40 درجه سانتیگراد
  2. قابلیت کارکرد در بازه رطوبت محیطی 10 الی 90 درصد (غیرفشرده)
  3. قابلیت کارکرد در محیط با گرد و غبار کم و بدون لرزش و گازهای خورنده
  4. قابلیت اتصال به باتری با ظرفیت محدود (بدلیل جریان شارژ محدود در طراحی یو پی اس (UPS))
  5.  حداقل وزن و ابعاد در طراحی اینگونه یو پی اس (UPS)ها مد نظر طراحی قرار می­ گیرد (یکپارچگی تمامی بخش­ های یو پی اس (UPS) در یک جعبه)
  6. وجود قابلیت­های اختیاری متعدد برای کاربردهای متفاوت

 

- یو پی اس (UPS) های صنعتی (با کاربرد خاص براساس درخواست مشتری):

اینگونه یو پی اس (UPS)ها بصورت سفارشی و براساس درخواست و مشخصات فنی مورد نظر مشتری ساخته می­ شوند. بطور معمول این دسته از یو پی اس (UPS)ها در صنایع بالادستی همچون صنعت برق، نفت و گاز و پتروشیمی، صنایع فولاد، صنایع مس و ... که دارای محیط­ های با آلودگی محیطی بالا و نوسانات شدید برق (بدلیل وجود مصرف­ کننده ­های متعدد و پرتوان در این محیط ها) هستند کاربرد دارند. برخی از مشخصات  یو پی اس (UPS)های صنعتی بصورت زیر است:

  1. قابلیت کارکرد در بازه دمای پایین­تر از صفر و یا بالاتر از40 درجه سانتیگراد
  2. قابلیت کارکرد در بازه رطوبت محیطی0 الی 95 درصد (غیرفشرده)
  3. قابلیت کارکرد در محیط با گرد و غبار زیاد و یا محیط­ های دارای لرزش و گازهای خورنده
  4. دارای قابلیت­ های اضافی براساس نیاز مشتری
  5. سفارشی بودن اسناد و مدارک و انجام برخی از تست ­های خاص
  6. قابلیت اتصال به باتری با ظرفیت بسیار بالا (جریان شارژ در طراحی یو پی اس (UPS) مد نظر قرار می ­گیرد)
  7. وزن و ابعاد در این یو پی اس (UPS)ها از اهمیت بالایی برخوردار نبوده و معمولا بسیار سنگین و حجیم هستند.
  8. وجود ترانس­ های ایزوله در بخش­های مختلف این یو پی اس (UPS)ها (در بخش یکسوکننده، اینورتر و بای ­پس)
  9. این یو پی اس (UPS)ها می ­توانند برای عملکرد با ولتاژ و فرکانس­های ورودی و خروجی متفاوت طراحی شوند.
  10. به دلیل اهمیت تعمیرپذیری در کمترین زمان در این یو پی اس (UPS)ها، معمولا بخش­ های مختلف این یو پی اس (UPS) همچون یکسوکننده و اینورتر و ... از یکدیگر منفک می ­باشند.

انواع یو پی اس (UPS)های استاندارد از نظر طراحی:

یو پی اس (UPS) های استاندارد از نظر طراحی به سه دسته عمده Off-Line ، Line-Interactive و On-Line تقسیم می­ شوند. یو پی اس (UPS)های Off-Line بطور معمول فقط چهار اختلال اولیه برق شهر (ذکر شده در بالا) را رفع می­ نمایند و پایین­ ترین رده یو پی اس (UPS) تلقی می ­شوند، یو پی اس (UPS)های Line-Interactive عموما شش اختلال اولیه برق شهر را رفع می ­نمایند و رده میانی در کیفیت انواع یو پی اس (UPS) هستند و بالاترین رده کیفیت یو پی اس (UPS)های On-Line هستند که بایستی قادر به مرتفع نمودن کلیه اختلالات برق شهر باشند.

بر اساس استانداردهای بین ­المللی همچون IEC62040 یو پی اس (UPS)ها در سه کلاس کاری "وابسته به ولتاژ و فرکانس برق ورودی" یا VFD (Voltage Frequency Dependent)، "عدم وابسته به ولتاژ برق ورودی" یا VI (Voltage Independent) و "عدم وابسته به ولتاژ و فرکانس برق ورودی" یا VFI (Voltage Frequency Independent) دسته بندی می ­شوند. یو پی اس (UPS)های Off-Line از نوع VFD هستند، یو پی اس (UPS )های Line-Interactive از نوع VI هستند و یو پی اس (UPS)های On-Line از نوع VFI هستند.

همچنین در این استاندارد سه کلاس کیفیت براساس پاسخ گذرای یو پی اس (UPS)ها در نظر گرفته شده است که بالاترین کیفیت "کلاس1" و حداقل کیفیت "کلاس3" می­ باشد. یو پی اس (UPS)های Off-Line می بایست حداقل در کلاس3 ارائه شوند، یو پی اس (UPS)های Line-Interactive می بایست حداقل در کلاس2  ارائه شوند) و یو پی اس (UPS)های On-Line بایستی در کلاس1 ارائه شوند.

انواع یو پی اس های استاندارد آنلاین:
یو پی اس های آنلاین ترانس بیس
یو پی اس های آنلاین ترانس لس
یو پی اس های آنلاین ماژولار

در بیشتر UPS های به اصطلاح Transformer based که امروزه ساخته می شوند، ولتاژ برق ورودی از طریق مدار یکسوکننده با استفاده از IGBT های فرکانس بالا به ولتاژ DC مورد نیاز داخلی دستگاه که همان ولتاژ باتری است تبدیل می شود و این قسمت بصورت همزمان وظیفه شارژ باتری و تامین انرژی مورد نیاز اینورتر دستگاه را فراهم می آورد. ولتاژ یکسو شده (باتری) توسط یک پل تمام IGBT (Full IGBT Bridge) و سیگنال PWM متصله به ورودی IGBT ها به یک شکل موج PWM تبدیل شده و این موج به ورودی ترانسفورمر متصل می شود.

در خروجی این تراسفورمر با اتصال چندین خازن با ظرفیت مناسب، شکل موج PWM تزریق شده به ورودی ترانسفورمر، به شکل سینوسی کامل در آمده و همچنین با بهره گیری از نسبت تبدیل ولتاژ ورودی به خروجی این ترانسفورمر، دامنه ولتاژ سینوسی در خروجی به میزان مورد نظر (مثلا 220VAC) تبدیل می شود که این نسبت تبدیل رابطه مستقیمی با ولتاژ باتری دستگاه دارد. یکی از دو سر خروجی این ترانسفورمر به نول برق شهر ورودی متصل و سر دیگر آن بهمراه فاز برق ورودی به مدار BYPASS رفته تا براساس وضعیت ولتاژ خروجی و جریان مصرف کننده ها و شرایط دیگر یکی از این دو منبع (برق شهر یا خروجی اینورتر) به مصرف کننده ها متصل شود.

در UPS های به اصطلاح Transformer less ولتاژ برق ورودی با استفاده از IGBT های فرکانس بالا به ولتاژهای +360V و -360V تبدیل می شود. این دو ولتاژ به یک مدار اینورتر نیم پل (Half Bridge IGBT) متصل شده و هر یک از IGBT های متصله به ولتاژهای مثبت و منفی با بهره گیری از سیگنال های PWM تزریق شده، وظیفه ساخت نیم موج مثبت یا منفی شکل موج سینوسی خروجی را خواهند داشت. البته لازم به ذکر است که در خروجی این نیم پل با بهره گیری از سلف های با هسته فریت و خازن های با ظرفیت مناسب، شکل موج خروجی فیلتر شده و به شکل سینوسی تبدیل می گردد.

سر مشترک ولتاژهای +360V و -360V با نول برق شهر یکی شده و خروجی شکل موج فیلتر شده به همراه فاز برق ورودی به مدار BYPASS رفته تا براساس وضعیت ولتاژ خروجی و جریان مصرف کننده ها و شرایط دیگر یکی از این دو منبع (برق شهر یا خروجی اینورتر) به مصرف کننده ها متصل شود.

در این مدل از UPS ولتاژ باتری متصله به دستگاه می تواند با ولتاژهای مثبت یا منفی تولید شده توسط بخش یکسوکننده یکی نباشد که در این حالت نیاز به استفاده ازمداری جهت تبدیل سطح ولتاژ باتری به ولتاژهای +360V و -360V خواهد بود که به این مدار در اصطلاح Converter یا Booster می گویند. البته در اکثر UPS ها این مدار با استفاده از همان IGBT های بخش یکسو کننده و تنها با تغییر نوع سیگنال PWM تزریق شده به آنها، عمل می نماید. همچنین در این UPS مدار مستقلی جهت شارژ باتری ها وجود دارد که با بهره گیری از ولتاژ 720V تولید شده در بخش یکسوکننده (+360V to -360V) و یا با یکسوسازی مستقل برق ورودی و استفاده از آن وظیفه شارژ باتری را بعهده خواهد داشت.

همانگونه که از مطالب اشاره شده بالا بدست آمد تفاوت ساختاری در این دو مدل UPS به نوع ساخت شکل موج سینوسی خروجی در آنها برمی گردد که صد البته این عمل در UPS های بدون ترانسفورمر در بخش اینورتر بایست از حفاظت های به مراتب بالاتری  نسبت به UPS دارای ترانسفورمر برخوردار باشد.

تفاوتهای اساسی این دو مدل UPS (در صورتیکه هر دو مدل از طراحی و قطعات با کیفیت یکسان برخوردار باشند) در راندمان، وزن و ابعاد آن ها خلاصه می گردد. قطعا در UPS های دارای ترانس راندمان کمتری نسبت به مدل بدون ترانس بدست می آید (در حدود یک درصد در توان های بزرگتر از 80KVA) و ابعاد و وزن آن نیز بیشتر خواهد بود. در UPS های دارای ترانس، هارمونیکهای فرد بصورت طبیعی بوجود نمی آیند در حالیکه در UPS های بدون ترانس جهت حذف آنها باید از نوع PWM خاص بهره گیری نمود. در دستگاه های دارای ترانس، در حالت وجود اتصال کوتاه در خروجی UPS بدلیل واسط بودن ترانس بین اتصال کوتاه و IGBT ها، تنش کمتری به IGBTهای بخش اینورتر وارد می گردد. همچنین در UPSهای بدون ترانس مجموع ولتاژ لحظه ای بر روی IGBTهای بخش اینورتر در حدود 750V و در UPS بدون ترانس این ولتاژ به نصف ولتاژ باتری محدود می گردد، بنابراین بصورت کلی در دستگاه های بدون ترانس، تنش بیشتری بر روی IGBTها وجود خواهد داشت، بنابراین در انتخاب این مدل از UPSها بایستی دقت نظر بیشتری نمود.

 در UPS های بدون ترانسفورمر جهت جلوگیری از انتقال ناخواسته ولتاژ DC به مصرف کننده ها حتما بایستی از مدارات حفاظتی مناسب بهره گیری کرد در حالیکه در UPSهای دارای ترانسفورمر این مشکل بصورت ذاتی بوجود نخواهد آمد.

با توجه به مطالب ارائه شده نتیجه می گیریم که در انتخاب UPS توجه تنها به وجود ترانسفورمر یا عدم وجود آن در بخش اینورتر ملاک واقعی نخواهد بود، چه بسا UPS بدون ترانسفورمری وجود داشته باشد که راندمان آن از یک UPS دارای ترانس نیز کمتر باشد (بدلیل طراحی نامناسب و یا کیفیت پایین قطعات بکار رفته) و یا UPS دارای ترانسفورمری وجود داشته باشد که با طراحی نامناسب خود هیچیک از محسنات اشاره شده جهت یک UPS دارای ترانس را نداشته باشد. در انتخاب UPS، صرف نظر از دارای ترانس بودن یا نبودن UPS، بایستی تمامی پارامترهای فنی دستگاه در کنار موارد مهم دیگری همچون کیفیت قطعات بکار رفته، نوع طراحی، سابقه شرکت سازنده، سابقه فنی پرسنل شرکت  و ..... مد نظر قرار گیرد که اهمیت آن ها بمراتب از وجود یا عدم وجود ترانس بیشتر خواهد بود.

در خاتمه تاکید می شود برای انتخاب UPS، بایستی بر اساس نوع نیاز و مصرف کننده هایی که به UPS متصل می شوند انواع UPSها را بررسی کرده و بر اساس TEST Procedureهای از پیش تعیین شده آن ها را مورد تست و بررسی قرار داد، بعلاوه بررسی مدارات داخلی و المان های استفاده شده در UPS، همچون کارخانه سازنده قطعات و کیفیت مواد اولیه از موارد بسیار مهم دیگری است که بایستی در هنگام انتخاب UPS مد نظر قرار داشته باشند.



نسخه چاپیارسال به دوستاندفعات بازدید: 282112345
تعداد آرا: 0

نظر شما: