схемотехника и технические характеристики — Публикации — Энергетические Технологии

Главная — Статьи — Публикации — Трехфазные ИБП: схемотехника и технические характеристики

Настоящая статья является продолжением цикла публикаций о системах бесперебойного питания переменного тока (ЭК №7 2003, №4 2004, №6 2004). Рассматриваются особенности построения и схемотехнические решения трехфазных ИБП. Приводятся технические характеристики ИБП ряда известных мировых производителей.

Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для защиты электрооборудования пользователя от нештатных ситуаций, возникающих в питающей сети, включая искажение или пропадание напряжения, а также для подавления импульсных помех. Разнообразные топологии ИБП были рассмотрены в работе [1].

Наиболее распространены ИБП с двойным преобразованием энергии, обеспечивающие переход с сетевого режима на автономный (питание нагрузки энергией аккумуляторной батареи) без прерывания питания. Такие ИБП обеспечивают синусоидальную форму и симметрию трехфазного выходного напряжения, и обычно используются в приложениях, предъявляющих повышенные требования к качеству электропитания.

Вопросам проектирования и исследования трехфазных ИБП посвящен ряд публикаций, например [2, 3], рассматривающих, в основном, классическую структуру построения ИБП с двойным преобразованием энергии. Появление новых электронных компонентов, привело к появлению новых технологий построения ИБП. Варианты схемотехнических решения силовых узлов современных трехфазных ИБП средней и большой мощности (10 кВА:400 кВА) можно разделить на три группы (см. рис. 1):

• ИБП с аккумуляторной батареей (АБ) в буфере цепи питания инвертора;
• ИБП с бустером (повышающим преобразователем) в цепи питания инвертора;
• ИБП с входным ШИМ-преобразователем и уравнителем (<балансировщиком>) в цепи питания инвертора.

а) ИБП с АБ в цепи питания инвертора;

б) ИБП с бустером в цепи питания инвертора;

в) ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Рис. 1. Структурные схемы трехфазных ИБП

ИБП с АБ в буфере цепи питания инвертора

Классическая структура ИБП с АБ в цепи питания инвертора, представленная на рисунке 1а, содержит мостовой управляемый тиристорный выпрямитель (УВ), высоковольтную аккумуляторную батарею (АБ), трехфазный мостовой инвертор напряжения (ИН) на IGBT-транзисторах, трехфазный выходной трансформатор (ТР) с обмотками, включенными по схеме треугольник-звезда и выходной фильтр (Ф).

Система управления выпрямителем УВ в статическом режиме поддерживает напряжение на его выходе с высокой точностью при допустимом диапазоне изменения входного напряжения ±15% от номинального значения. В случае выхода напряжения за указанные пределы ИБП переходит в автономный режим работы. Выходное напряжения УВ регулируется изменением угла отпирания тиристоров и является функцией нескольких параметров, в том числе и зарядного тока АБ. В общем виде структурная схема многоконтурной системы регулирования показана на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема системы регулирования напряжения на выходе УВ

Для исключения значительных бросков тока через сглаживающий конденсатор, подключенный к выходу УВ, применяется мягкий пуск — плавное (в течение 10-30 с после подачи входного напряжения на ИБП) увеличение выходного напряжения. Значение емкости сглаживающего конденсатора выбирается так, чтобы величина пульсаций выходного напряжения не превышала 1%.

Выполнения этого требования влечет за собой значительное искажение формы входного тока, коэффициент искажения синусоидальности которого составляет 33%, что в свою очередь приводит к уменьшению коэффициента мощности до 0,8 [3]. С уменьшением нагрузки эти показатели еще более ухудшаются (см. табл. 1).

Таблица №1 Входной коэффициент мощности и коэффициент несинусоидальности входного тока
в зависимости от типа выпрямителя ИБП и степени его загрузки

Показа­тель	Наг­рузка ИБП, %	Тип выпрямителя
		мос­то­вой	2-мос­то­вой	мос­то­вой с филь­тром 5-ой гар­мо­ни­ки	ШИМ- пре­обра­зо- ва­тель
Входной коэф­фициент мощ­ности	25	0,65	0,7	0,9	0,98
	50	0,7	0. 78	0,97	0,98
	75	0,75	0,8	0,95	0,99
	100	0,8	0,85	0,93	0,99
Коэф­фициент несинусо­идаль­ности входного тока, %	25	60	25	20	6
	50	50	16	15	5
	75	38	12	10	4
	100	33	10	5	3

Наиболее существенными высокочастотными гармониками во входном токе ИБП являются пятая и седьмая (250 Гц и 350 Гц). Широко распространенным методом снижения высокочастотных гармоник входного тока ИБП является применение пассивного фильтра для них на входе ИБП (см. рис. 3).

Рис. 3. 6-полупериодный мостовой выпрямитель с фильтром 5-ой гармоники

Параметры продольных и поперечных ветвей фильтра L1, L2, C2 выбираются из условия получения резонансной частоты, равной частоте пятой гармоники. Такая настройка фильтра позволяет уменьшить коэффициент искажения синусоидальности входного тока и повысить коэффициент мощности. На рисунке 4 приведены осциллограммы и спектральный состав входного тока ИБП номинальной мощностью 120 кВА с мостовым выпрямителем на нагрузке, составляющей 25% номинальной мощности. Измерения произведены с использованием универсального прибора Industrial Scope Meter Fluke 123 и токовых клещей Tektronix А600.

а) осциллограммы входного тока и напряжения без фильтра;

б) график спектрального состава входного тока без фильтра;

в) осциллограммы входного тока и напряжения ИБП с фильтром пятой гармоники;

г) график спектрального состава входного тока ИБП с фильтром пятой гармоники

Рис. 4. Форма входного напряжения и тока ИБП с 6-ти полупериодным выпрямителем, гармонический состав входного тока

При использовании фильтра, коэффициент пятой гармоники входного тока снижается с 63% до 16%, а коэффициент искажения синусоидальности уменьшается с 60% до 25%. С увеличением нагрузки эти коэффициенты уменьшаются. Следует отметить, что при работе на холостом ходу или на малых нагрузках входной коэффициент мощности ИБП с фильтром 5-ой гармоники может принимать отрицательные значения, так как входное сопротивление УВ приобретает емкостной характер. Это обстоятельство может неблагоприятно сказываться на работе дизель-генератора ограниченной мощности в системах бесперебойного питания. Для исключения указанного недостатка используют компенсированные фильтры и фильтры с коммутаторами в поперечных ветвях [4].

Для снижения высокочастотных составляющих входного тока также возможно использовать 12-полупериодный выпрямитель, состоящий из двух мостовых трехфазных выпрямителей, выходы которых включены параллельно. Входные напряжения одноименных фаз этого выпрямителя сдвинуты на 30? за счет применения, например, трехфазного входного трансформатора с двумя комплектами вторичных обмоток, один из которых включен по схеме звезда, а другой — треугольник. Коэффициент искажения синусоидальности входного тока уменьшается до 10%, а входной коэффициент мощности ИБП увеличивается до 0,9 (см. таблицу 1). Как видно из спектрального графика ( рис. 5б), в составе входного тока в этом случае имеется только 11-ая гармоника с коэффициентом 6,6%.

а) осциллограмма входного тока;

б) график спектрального состава входного тока

Рис. 5 Форма входного тока ИБП с 12-ти полупериодным выпрямителем, гармонический состав водного тока

Для улучшения гармонического состава входных токов и увеличения коэффициента мощности возможно использование в выпрямителях IGBT-транзисторов вместо тиристоров. Высокочастотное ШИМ-управление транзисторами обеспечивает входной ток ИБП, приближенный по форме к синусоиде.

Примером ИБП с таким выпрямителем является модель PW 9340 (80-130 кВА) производства POWERWARE, обеспечивающая коэффициент несинусоидальности входного тока не более 4% и входной коэффициент мощности 0,99 [5].

Трехфазный выходной инвертор напряжения ИБП представляет собой мостовую схему, созданную с использованием IGBT-транзисторах с ШИМ-управлением по синусоидальному закону. На выходе инвертора генерируются высокочастотные прямоугольные импульсы переменной ширины и постоянной амплитуды, равной напряжению АБ. Номинальные значения напряжений АБ в классических схемах трехфазных ИБП составляют 384-480 В. Так как выходное напряжение инвертора не может превышать входное, то для увеличения амплитуды линейного выходного напряжения до значения  = 537 В к выходу инвертора подключается повышающий трансформатор, индуктивности рассеяния обмоток которого и конденсаторы, подключенные к вторичным обмоткам, образуют выходной фильтр, обеспечивающий фильтрацию высокочастотных составляющих ШИМ (7,5 кГц:15 кГц) в выходном напряжении ИБП.

Применение DSP-процессоров для управления транзисторами инвертора позволяет реализовать алгоритм пространственно-векторной модуляции, благодаря которому коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения не превышает 3% при линейной нагрузке и 5% при нелинейной нагрузке. Стабилизация выходного напряжения ИБП в диапазоне изменения симметричной нагрузки 0-100% обеспечивается с точностью ±1%. Современные трехфазные ИБП позволяют работать на несимметричной трехфазной нагрузке. При полностью несбалансированной нагрузке статическая точность стабилизации выходного напряжения нагруженной фазы составляет ±5%.

Следует отметить, что наличие выходного трансформатора в классической схеме ИБП не может обеспечить полной гальванической развязки нагрузки с сетью, т.к. при переходе в режим байпас входная и выходная нейтрали объединяются.

Для ИБП, соответствующих классической схеме (см. рис. 1а), характерны повышенные массогабаритные показатели. Тем не менее, ИБП мощностью более 100 кВА в настоящее время производятся преимущественно по классической схеме, т. к. в этом диапазоне мощностей они обладают наиболее высокими показателями надежности. Последнее обусловлено меньшим числом силовых узлов преобразования энергии по сравнению с бестрансформаторными структурами с бустером или реверсивным ШИМ-преобразователем, а также меньшими перенапряжениями, возникающими при коммутации токов (достигающих сотен ампер) силовыми транзисторными модулями инвертора.

ИБП с бустером в цепи питания инвертора

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и европейская организация по стандартизации в электротехнике приняли стандарты IEC 1000-3-2 (EN 61000-3-2) и IEC 1000-3.3 (EN 61000-3-3), устанавливающие ограничения на величину гармонических составляющих входного тока электрооборудования. Уменьшение этих составляющих возможно за счет применение активной коррекции коэффициента мощности. Их отличительной особенностью является отсутствие трансформатора, использование неуправляемого выпрямителя и наличие бустера-корректора коэффициента мощности (БС) в силовой цепи ИБП (см. рис. 1б). Функциональная схема подобного ИБП приведена на рисунке 6.

Рис. 6. Функциональная схема ИБП с бустером в цепи питания инвертора

Аккумуляторная батарея, как правило, состоит из двух секций со средней точкой, соединенной с нейтральным проводом. Каждая секция АБ подключается к соответствующей выходной шине выпрямителя через тиристоры VD1 и VD2, которые закрыты в сетевом режиме работы, когда осуществляется заряд АБ. Зарядные устройства подключены к шинам стабильного напряжения постоянного тока на выходе бустера, что позволяет получить к.п.д. ЗУ вплоть до 96%…99%.

Номинальное напряжение аккумуляторных батарей различных моделей для бестрансформаторных ИБП приведено в таблице 2.

Таблица №2. Технические характеристики трехфазных ИБП с бустером

Произ­во­ди­тель	Модель ИБП	Номи­наль­ная мощ­ность, кВА	Номи­наль­ное напря­жение АБ, В	Диапа­зон входного меж­фаз­ного напря­жения, В	Ста­ти­чес­кая точ­ность, %	Дина­ми­чес­кая точ­ность, %	Время пере­ход­ного про­цес­са, мс
Powerware	PW 9305	7,5-80	576	279-484	±1	±3	н/д
Liebert	Hinet	10-30	384	300-480		±5	30
Riello	Multi Dialog	10-80	576	320-480		±5	10

Двухплечевой бустер — повышающий преобразователь напряжения постоянного тока — состоит из IGBT-транзисторов VT1, VT2, диодов VD3, VD4, дросселей L1, L2 и накопительных конденсаторов С1, С2. Преобразователь осуществляет следующие функции:

• стабилизирует напряжение питания инвертора на уровне, необходимом для формирования номинальной величины выходного напряжения 220/380 В;
• обеспечивает балансировку напряжений положительной и отрицательной шин постоянного тока относительно нейтрали, что исключает появление постоянной составляющей в выходном напряжении;
• осуществляет активную коррекцию входного коэффициента мощности ИБП за счет формирования входного тока, приближенного по форме к синусоиде с начальной фазой, совпадающей с фазой входного напряжения.

Эти функции реализуются с помощью применения определенных алгоритмов ШИМ для управления транзисторами VT1, VT2 реализуемых контроллерами типа UC 3854 [6]. При этом входной коэффициент мощности ИБП повышается до 0,95. Коэффициент передачи напряжения повышающего преобразователя (бустера) в режиме непрерывного тока дросселей L1, L2 достигает 4 [7]. Это обеспечивает более широкий диапазон допустимого входного напряжения, при котором ИБП не переходит в автономный режим, по сравнению с классической структурой ИБП (см. таблицу 2) [5, 8, 9]. Кроме того, в автономном режиме работы по мере разряда АБ бустер обеспечивает стабильное напряжение на шинах постоянного тока питания инвертора.

Частота ШИМ, используемая для управления IGBT-транзисторами трехфазного мостового инвертора, составляет 15 кГц:30 кГц и подавляется L3C3-фильтрами на выходе ИБП, с помощью которых формируется синусоидальное напряжение частотой 50 Гц. Коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения при линейной нагрузке составляет менее 2%, а при нелинейной нагрузке не превышает 5%.

Величина емкости накопительных конденсаторов С1, С2, запасенная энергия которых, используется для питания инвертора при набросе нагрузки, или кратковременных пропаданиях сетевого напряжения, выбирается исходя из расчета 360 мкФ:660 мкФ на 1 кВА выходной мощности инвертора. Запасенная в конденсаторах энергия обеспечивает высокие динамические показатели ИБП (см. таблицу 2).

ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Стремление увеличить коэффициент мощности в широком диапазоне изменения нагрузки и улучшить динамические характеристики ИБП с одной стороны, и появление доступных для широкого применения высоковольтных быстродействующих силовых IGBT-модулей с другой стороны, привело к появлению структуры ИБП с двунаправленным мостовым ШИМ-преобразователем (см. рис. 1в).

Функциональная схема указанного ИБП приведена на рисунке 7. Входной трехфазный ШИМ-преобразователь реализован на IGBT-транзисторах VT1:VT6, фазных дросселях Lа,Lв,Lс и накопительных конденсаторах С1, С2 [10].

Рис. 7. Функциональная схема ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Такой ШИМ-преобразователь имеет следующие особенности:

• высокое значения входного коэффициента мощности (0,99) в широком диапазоне изменения нагрузки;
• регулирование напряжения постоянного тока на шинах питания инвертора;
• двунаправленная передача энергии — из сети в нагрузку и в обратном направлении, что улучшает динамические свойства ИБП.

Эти свойства реализуются за счет применения ШИМ-управления транзисторами преобразователя с частотой коммутации 7,5 кГц…15 кГц. Входной ток при этом имеет практически синусоидальную форму и совпадает по фазе с входным напряжением.

Балансировщик напряжений, состоящий из транзисторов VT7, VT8 и индуктивности L1 (см. рис. 7), представляет собой устройство, обеспечивающее балансировку дифференциального напряжения постоянного тока. Симметрирование напряжений на шинах постоянного тока питания инвертора необходимо для исключения постоянной составляющей в выходном напряжении. Кроме того, БН уменьшает пульсации тока в накопительных конденсаторах С1, С2.

Схема преобразователя напряжения для АБ основана на транзисторах VT9, VT10, диодах VD1, VD2 и индуктивности L2. Преобразователь имеет два назначения:

• зарядное устройство в сетевом режиме работы ИБП;
• бустер цепи АБ в автономном режиме работы ИБП.

При работе в режиме зарядного устройства транзистор VT10 закрыт, а транзистор VT9 коммутируется с высокой частотой, что обеспечивает необходимое напряжение заряда АБ. При переходе ИБП в автономный режим DC/DC-конвертор выполняет функцию бустера, обеспечивая стабильное повышенное напряжение шин постоянного тока при разряде АБ. При этом транзистор VT9 закрыт, а транзистор VT10 переключается с частотой в 2:4 раза меньшей, чем транзистор VT9 при работе в режиме зарядного устройства.

Трехфазный инвертор аналогичен мостовому инвертору в структуре ИБП с бустером (см. рис. 6) и имеет на выходе LC-фильтр, выделяющий основную гармонику 50 Гц из высокочастотного выходного ШИМ-напряжения инвертора. В таблице 3 приведены основные технические характеристики ИБП с ШИМ-преобразователем ряда производителей [11-14].

Таблица №3. Технические характеристики ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Параметр	Производитель, модель ИБП
	Powerware		MGE	Liebert
	PW 9255	PW 9390	Gallaxy 3000	NXa
Номи­наль­ная мощ­ность, кВА	8, 10, 12, 15	40, 60, 80, 120, 160	10, 15, 20, 30	30, 40, 60, 80
Вход­ной коэф­фи­ци­ент мощ­ности	0,99
Выход­ной коэф­фи­ци­ент мощ­ности	0,9		0,8
Коэф­фи­ци­ент несину­сои­даль­нос­ти вход­ного тока, %	5		3
Диапа­зон откло­не­ний вход­но­го нап­ря­же­ния без пе­ре­хо­да ИБП в ав­то­ном­ный ре­жим при 100%-наг­руз­ке, %	-15, +10	-10, +15	±15	-20, +25
Стати­чес­кая точ­ность выход­ного напря­же­ния, %	±3	±1
Дина­ми­чес­кая точ­ность выход­ного напря­жения при 100% скачке наг­руз­ки, %	±5		±3	±5
Время пере­ход­но­го про­цес­са при 100% скачке наг­руз­ки, мс	3	1	20	н/д
КПД при 100% наг­руз­ки, %	91	92-94	89	89,4 — 90,5

К особенностям ИБП с ШИМ-преобразователем можно отнести:

• большое количество силовых IGBT-транзисторов в силовой цепи и возникновение на закрытых транзисторах значительных коммутационных напряжений;
• сложную схему управления транзисторами ШИМ-преобразователя, требующую информации не только о величине токов и напряжений, но и об их фазовом сдвиге.

В заключение следует отметить, что при выборе модели ИБП пользователь должен принимать в расчет как наличие необходимых потребительских свойств, соотношение цена/качество, но и надежность, и удобство, и стоимость сервисного обслуживания ИБП.

Климов В.П., Москалев А.Д.

Литература

1. Климов В.П., Портнов А.А., Зуенко В.В. Топологии источников бесперебойного питания переменного тока (ИБП), Электронные компоненты, №7, 2003.
2. Полупроводниковые выпрямители. М.: Энергия, 1967.
3. Статические агрегаты бесперебойного питания. М.: Энергоатомиздат, 1992.
4. Климов В.П., Москалев А.Д. Способы подавления гармоник в системах электропитания, Практическая силовая электроника, №6, 2003.
5. www.powerware.com
6. Климов В., Климова C.Р., Портнов А.А. ИБП с двойным преобразованием энергии малой и средней мощности: схемотехника и технические характеристики, Электронные компоненты, №6, 2004.
7. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972.
8. www.liebert-hiross.ru
9. www.riello-ups.com
10. Овчинников Д.А., Костров М.Ю., Лукин А.В., Малышков Г.М. Трехфазный выпрямитель с корректором коэффициента мощности, Практическая силовая электроника, №6, 2002.
11. Техническая спецификация Galaxy 3000, MGE UPS Systems, MGE 033/UKO-01/2000.
12. Новая серия ИБП Powerware 9390, Электрическое питание, №3, 2004.
13. Новая серия ИБП Powerware 9355, Электрическое питание, №4, 2004.
14. ИБП Liebert NXa мощностью от 30 до 80 кВА. Технические характеристики, ENP Liebert NXa UPS, 2003.

Статья опубликована в журнале «Электронные компоненты» N6 за 2005 год.

Ups ippon back power pro 600 схема принципиальная электрическая в Якутске: 508-товаров: бесплатная доставка, скидка-60% [перейти]

Партнерская программаПомощь

Якутск

Каталог

Каталог Товаров

Одежда и обувь

Одежда и обувь

Стройматериалы

Стройматериалы

Здоровье и красота

Здоровье и красота

Текстиль и кожа

Текстиль и кожа

Продукты и напитки

Продукты и напитки

Детские товары

Детские товары

Электротехника

Электротехника

Дом и сад

Дом и сад

Промышленность

Промышленность

Сельское хозяйство

Сельское хозяйство

Торговля и склад

Торговля и склад

Все категории

ВходИзбранное

Ippon — UPS Ippon BACK 600 Ippon Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

ИБП Ippon Back Power Pro II 600

В МАГАЗИН

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro II 600 1030300 600ВА

ПОДРОБНЕЕ

10 203

Источник бесперебойного питания IPPON Back Power Pro II 600 Для компьютера: да, Для станков: нет,

ПОДРОБНЕЕ

IPPON ИБП Ippon Back Power Pro LCD 400 Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

Аккумулятор для ИБП Ippon Back Power Pro 600 Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro LCD 600 360Вт 600ВА черный Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

ИБП Ippon Back Power Pro 600

ПОДРОБНЕЕ

10 389

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro II 1050 1050 ВА/600 Вт Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro LCD 800 Euro 480Вт 800ВА черный Производитель:

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro II 600 360Вт 600ВА черный

ПОДРОБНЕЕ

ИБП Ippon Back Power Pro II 600

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Back Power Pro II 600 360Вт 600В. А черн. IPPON 1030300

ПОДРОБНЕЕ

Аккумулятор для ИБП Ippon Back Power Pro II 600 Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Ippon Back Office 600 300Вт 600ВА

ПОДРОБНЕЕ

Ippon back power pro 600Ups ippon back power pro 600

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro LCD 600 360Вт 600ВА черный Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

ИБП Ippon Back Power Pro II 600 Производитель: IPPON, Тип выходных разъемов питания: CEE 7

ПОДРОБНЕЕ

IPPON ИБП Ippon Back Power Pro LCD 600 Euro Производитель: IPPON, Интерфейсы: RS-232

ПОДРОБНЕЕ

11 199

Ippon Back Power Pro II 600 black {1030300} 1030300

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания IPPON Back Power Pro II 600

ПОДРОБНЕЕ

ИБП Ippon Back Power Pro 700 Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Back Power Pro II 600 360Вт 600В. А черн. IPPON 1030300

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro LCD 600 Euro 360Вт 600ВА черный Производитель:

ПОДРОБНЕЕ

ИБП Ippon Back Power Pro II 600 Line-interactive 360W/600VA (805014)

ПОДРОБНЕЕ

Источник бесперебойного питания Ippon Back Power Pro LCD 500 300Вт 500ВА черный Производитель: IPPON

ПОДРОБНЕЕ

11 070

Источник бесперебойного питания Back Power Pro II 600 360Вт 600В.А черн. IPPON 1030300

ПОДРОБНЕЕ

Линейно-интерактивный источник бесперебойного питания Ippon Back Comfo Pro New 600

ПОДРОБНЕЕ

ИБП UPS 600VA PowerMAN Back PRO (N) 600 Производитель: Powerman

ПОДРОБНЕЕ

2 страница из 18

Ups ippon back power pro 600 схема принципиальная электрическая

Понимание блок-схемы ИБП — HardwareBee

29/12/2022, hardwarebee

В этой статье представлены источник бесперебойного питания (ИБП), его блок-схема, применение и типы. Кроме того, он призван ответить на частые вопросы об UPS для лучшего понимания.

 

Таким образом, темы этой статьи следующие:

 

• Введение в ИБП
• Преимущества ИБП
• Детали и схемы ИБП
• Диапазон мощности ИБП и время поддержки

 

 

Электронный источник питания, известный как источник бесперебойного питания (ИБП), позволяет некоторым нагрузкам продолжать работу в течение, по крайней мере, короткого периода времени, когда подача питания прерывается. Другими словами, ИБП поставляет электроэнергию, используя энергию, запасенную в аккумуляторе. Пока идет электроэнергия, она также пополняет и поддерживает аккумулирование энергии. Система ИБП размещается между основным источником питания и нагрузкой.

 

 

В простейшей форме ИБП представляет собой систему электропитания, обеспечивающую бесперебойное питание нагрузки переменного тока путем преобразования постоянного тока в переменный. ИБП отличается от системы аварийного электроснабжения или резервного генератора тем, что может защитить устройства от отключения электроэнергии за счет одной или нескольких подключенных батарей. Время работы от батареи относительно короткое, обычно от 5 до 15 минут, но этого достаточно, чтобы включить вспомогательный источник питания или защитить устройства от отключения.

 

В нормальных условиях эксплуатации ток берется из основного источника питания или сети переменного тока, а ИБП обеспечивает ток нагрузки в случае отключения электроэнергии. Здесь батарея используется в качестве резервного источника для подачи питания на нагрузку в случае сбоя питания.

 

 

 

Основная задача ИБП – поддерживать подачу питания при отключении основного питания. Однако ИБП может регулировать и стабилизировать мощность сети, предотвращая шумы и помехи, особенно для чувствительного оборудования. Электронные фильтры в ИБП предотвращают вредное воздействие колебаний напряжения сети и шумов на потребительские устройства. Кроме того, они могут быть защищены от молнии и высокого напряжения.

 

Некоторые типы ИБП имеют специальные функции. Например, некоторые ИБП имеют предупредительные сигналы при возникновении ошибок или перегрузок или программное обеспечение управления компьютером для сохранения информации и выключения компьютера и т. д. оборудование. Кроме того, существуют огромные поля, которым требуется непрерывный источник энергии без каких-либо перерывов. Вот некоторые из этих полей:

 

• Медицинские системы,
• Системы контроля безопасности,
• ИТ и сетевые области,
• Центры обработки данных,
• Лифты,
• Промышленные или бытовые холодильники в жаркое время года.

 

 

Как правило, ИБП можно разделить на следующие типы:

 

• Автономный ИБП: Автономный: Автономные типы ИБП активируются только при отключении основного питания. В этом типе ИБП подключается непосредственно к потребительской нагрузке. Однако автономный тип не имеет приемлемого качества по выходной мощности, и его максимальная мощность ограничена.
Онлайн-ИБП
• : Если вам также нужна правильная и подходящая выходная мощность, онлайн-тип может быть хорошим вариантом для вас. В сетевых типах инвертор может одновременно заряжать батареи и обеспечивать выходную мощность. Это означает, что мощность сети преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя. Затем он преобразуется секцией инвертора в переменный ток и готов к использованию потребительскими нагрузками. Это преобразование может защитить потребительские устройства от нестабильного сетевого напряжения.
• Линейный интерактивный ИБП: в этом типе инвертор всегда заряжает батарею в нормальном диапазоне напряжения. Тем не менее, как только входное напряжение выходит за пределы или ниже нормы, ИБП активируется, питает нагрузку потребителя от аккумуляторов и предотвращает повреждение подключенных устройств. Интерактивный тип линии в основном используется в сетевом оборудовании.

 

 

Типичная блок-схема ИБП показана на блок-схеме на рисунке ниже:

Однако есть несколько различий в блок-схемах между типами ИБП.

 

Блок-схема автономного ИБП

 

Основные компоненты автономного ИБП включают выпрямитель, инвертор, аккумуляторную батарею, схему фильтра и критическую нагрузку. Однофазный или трехфазный входной сигнал подается на вход выпрямителя.

В нормальных рабочих условиях ток берется из основного источника питания или сети переменного тока, а резервный источник обеспечивает ток в случае отключения электроэнергии. Здесь батарея используется в качестве резервного источника для подачи питания на нагрузку в случае сбоя питания.

 

1. Зарядное устройство: Этот блок выпрямляет входной переменный ток и заряжает батареи. Блок зарядного устройства включает в себя фильтр электромагнитных помех, выпрямитель и фильтр постоянного тока. Вот небольшое объяснение того, как работает каждый подкомпонент:

• Фильтр электромагнитных помех: этот блок уменьшает шумы и помехи от входного сигнала переменного тока.

• Выпрямитель: этот блок преобразует переменный ток в постоянный.
  

• Фильтр постоянного тока: необходимое выходное напряжение выпрямителя является однонаправленным и не меняется во времени. Он имеет среднее или постоянное значение, на которое накладываются (смешиваются) составляющие переменного тока разных частот. Эти нежелательные компоненты переменного тока, смешанные с постоянным током, называются пульсациями. Следовательно, для регулирования постоянного тока необходимы схемы фильтров. Таким образом, эта часть задачи уменьшает отрицательный эффект пульсаций и делает выходной ток намного более постоянным.

• Статический переключатель: Статические переключатели предназначены для подключения или отключения нагрузки от источника питания соответственно без наличия движущихся частей.
• Инвертор: инверторы постоянного тока в переменный предназначены для замены источника постоянного тока (постоянного тока) на источник переменного тока (переменного тока).
• Блок батарей: Набор из одной или нескольких отдельных батарей, используемых для хранения энергии в электрохимической форме, называется блоком батарей.
• Нагрузка: чувствительные и критические нагрузки, выбранные пользователем

Блок-схема сетевого ИБП

 

В сетевых ИБП нагрузка одновременно получает питание от батареи и основного источника питания. Поскольку нагрузка первоначально получает электроэнергию от основного источника питания, но плавно переключается на резервный аккумулятор в случае отключения электроэнергии, подача электроэнергии на нагрузку не прерывается. В этом разница между онлайн и оффлайн ИБП.

 

• Преимущества онлайн-ИБП

1. Обеспечивает непрерывный поток электроэнергии с полной изоляцией от основного источника питания или ввода переменного тока в сеть до конечного пользователя,
2. В нагрузку подается постоянно бесперебойное электричество,
3. Отказ основного источника питания (отключение) не может изменить режим работы,
4. Время передачи незначительно из-за постоянного состояния,
5. Широкий диапазон входного напряжения

 

• Недостатки онлайн-ИБП

1. Благодаря постоянному включению он выделяет больше тепла. Следовательно, требуется большой радиатор.
2. Имеет сложный дизайн.
3. Это намного дороже, чем автономный ИБП.
4. Более высокие потери мощности (поскольку инвертор всегда включен, общий КПД устройства снижается).

Блок-схема линейно-интерактивного ИБП

 

Линейные интерактивные ИБП используются в местах, где у нас есть чувствительные и дорогие устройства и оборудование, потому что электрические колебания могут привести к выходу из строя чувствительных электрических устройств. Таким образом, они не должны подвергаться колебаниям или шумам. Линейно-интерактивные ИБП обычно используются для сетевого оборудования. Например, линейные интерактивные ИБП используются для серверов отделов, веб-сайтов и серверов небольших компаний. Интерактивный дизайн линии представляет собой комбинацию автономной и онлайн-схемы. В соответствии с интерактивным дизайном инвертор играет двойную роль. во-первых, он заряжает аккумулятор, когда течет основной источник питания. Во-вторых, он регулирует выходное напряжение и работает как обычный инвертор при отсутствии основного источника питания.

 

Линейно-интерактивный ИБП может устранять незначительные колебания потока электроэнергии, такие как снижение или повышение уровня напряжения, без переключения на батарею. ИБП Line Interactive обеспечивают большую защиту электропитания и надежность, чем базовые модели Offline. Отличие заключается в добавлении переключающего трансформатора, регулятора напряжения или автоматического стабилизатора напряжения. Этот переключающий трансформатор регулирует напряжение, изменяя отвод в зависимости от входного напряжения. В этом ИБП предусмотрена дополнительная фильтрация, что снижает переходные потери. Блок-схема показана ниже.

 

 

Интересная особенность ИБП Line Interactive заключается в том, что использование слишком большого количества батареи может значительно сократить срок его службы. Более того, линейно-интерактивные инверторы, как правило, предназначены для питания нагрузки от основного источника питания в случае отказа ИБП.

 

• Преимущества линейно-интерактивного ИБП

 

1. Высокая надежность и высокая эффективность,
2. Затраты ниже, чем у онлайновых ИБП,
3. Блок питания высокой мощности,
4. Фильтрация шума и флуктуаций
5. Защита лучше, чем у автономного ИБП

 

• Недостатки линейно-интерактивного ИБП

1. Интерактивный линейный ИБП не может полностью фильтровать шумы и колебания при низкой потребляемой мощности (например, 5 кА и ниже),
2. Выходная частота зависит от входной частоты.
3. Линейный интерактивный ИБП не имеет схемы коррекции коэффициента мощности.

 

 

ИБП имеют разную выходную мощность, которая рассчитывается и рассчитывается в зависимости от величины подключенной нагрузки. Обычно выходная мощность ИБП указывается в вольт-амперах (ВА). Обычные выходные мощности ИБП на рынке составляют 600 ВА, 1 кВА, 1,5 кВА, 2 кВА, 6 кВА, 10 кВА, 15 кВА и 20 кВА. Время резервного питания — это время, в течение которого ИБП может питать подключенную нагрузку/нагрузки, и зависит от количества батарей ИБП.

Подпишитесь на HardwareBee

Последние новости

3 Простые схемы ИБП (источник бесперебойного питания) Диаграмма

Представьте себе важную электронную схему, которая должна работать постоянно. Но иногда теряет мощность, у него заканчивается энергия для работы при отключении электричества. Нам нужно использовать схему схемы ИБП (источник бесперебойного питания).

Некоторые называют системы аварийного резервного питания. Он может быть применен ко многим приложениям. Когда питание отключается, батарея может автоматически обеспечивать резервное питание.

У нас есть много способов сделать это. Но я люблю простые способы, которые дешевы и легки. Вы можете легко собрать его из обычных компонентов в вашем магазине.

Небольшая схема ИБП 6 В (резервное питание 7 В)

Как это работает

Список покупок

Как это делается

Регулятор резервной батареи 6 В с использованием 7805

Как это работает

Список покупок

Как собрать

Резервное питание питание для CMOS IC

Как это работает

Список покупок

Похожие сообщения

ПОЛУЧИТЕ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Небольшая схема ИБП 6 В (7 В резервная)

Если вам нужен источник питания от 5 В до 7 В при токе 0,5 А. Эта схема является хорошим выбором для вас. Без IC и легко тоже.

Эта система состоит из трансформатора, мостового выпрямителя и электролитического конденсатора. И есть стабилитрон для контроллера выходного силового транзистора (BD135 NPN) этой схемы.

А Он будет подавать постоянное напряжение 7 вольт. Если вы используете обычную батарейку AA 1,5V. Читать дальше…

Как это работает

Посмотрите на схему ниже.

Подключаем Резервную батарею 7,5В (АА 1,5Вх5) с D2 последовательно, и обе через выходную клемму. Падение напряжения на D2 служит для снижения уровня напряжения источника питания примерно до 7 В (6,8 В).

Также: 8 способов преобразования 12 В в 6 В. R2 через некоторый ток заряжает сухие батареи или перезаряжаемые батареи. В то же время это также предотвратит перезарядку.

Мало того, что R2 просто поддерживает ток, протекающий от батареи, не истощается, используя при этом полную функциональность сети переменного тока.

Это сопротивление можно рассчитать, разделив напряжение между стабилитроном и батареей на значение тока батареи для безопасности.

Список покупок

Q1: BD139, 1,5 А, 100 В, NPN-транзистор
R1, R2: 1K, 0,5 Вт Резисторы
C1: 1000 мкФ, 25 В, электролитического типа.
C2: 100 мкФ 25 В, электролитический тип.
ZD1: Стабилитрон 8,2 В 0,5 Вт
D1-D5: 1N4007, 1000 В 1 А Диод
T1: Трансформатор 0,5 А 10 В
B1: Батарейка AA 1,5 В x 5 шт.

Принцип сборки

Мы используем компонент очень маленький. Таким образом, нет необходимости делать PCB (печатные платы). И можно ли паять все компоненты электроники (кроме трансформатора) на небольшой перфорированной плате.

Список батареек:

• Обычная батарейка AA (1,5 В x 5 = 7,5 В)
• Батарея NiMH (1,2 В x 5 = 6 В)
• Свинцово-кислотный аккумулятор 6 В.

Тоже отлично работает. Эта схема может подавать достаточный ток для цепей 500 мА. Например, небольшие цифровые часы, небольшая система аварийного освещения и многое другое.

Подробнее

• 3 Цепь простого аварийного освещения
• Цепь мобильного зарядного устройства Power Bank 90 014
• 7805 и 7905 Двойной регулируемый блок питания

Вышеуказанная схема может нам не нравиться и плохо работает. низкий ток и довольно сложно построить.

Давайте попробуем использовать IC лучше, ниже!

Регулятор резервной батареи 6 В с использованием 7805

Эти простые и дешевые схемы 6-вольтового источника питания с системой резервной аккумуляторной батареи 6 В или принципиальная схема ИБП 6 В.

Как это работает

Сначала питание переменного тока 220 В подается на вход трансформатора-T1 для снижения напряжения до 9 В переменного тока. Затем провод, подключенный к четырем диодам D1-D4 в качестве мостового выпрямителя, стал на 11 В постоянного тока.

Затем ток фильтруется в постоянное напряжение с низким уровнем пульсаций на выходе. После этого напряжение регулируется до постоянного напряжения 6 В с помощью IC-KA7805 (тип IC-7805).

Обычно мы используем его только для 5 вольт. Но теперь добавим два резистора к определяемому выходному напряжению 6,7 вольт и пропущенному через диод 1N4002-D6 к выходному 6 вольт.

Ток работает через диоды D1 и R3 для зарядки 6-вольтовой батареи Ni-Cad.

При отсутствии блока питания , ток батареи проходит через D7 и S1 для автоматического вывода.

Светодиоды LED1 и R4-470Ом для индикации включения питания этой схемы.

Список покупок

IC1: LM7805,KA7805, регулятор постоянного тока 5 В

Электролитические конденсаторы
C1: 2200 мкФ 25 V
C2: 33 мкФ 25 В
C3: 100 мкФ 25 В

D1-D7: 1N4007, диод 1000В 1A
LED1: Светодиод любого цвета по вашему желанию

0,25Вт Резисторы, допуск: 5%
R1: 270 Ом
R2: 47 Ом
R3: 680 Ом
R4: 330 Ом
SW1, SW2: выключатель

T1: трансформатор, 1 А, выход 9 В
F1: предохранитель 0. 5A

Другие задействованные цепи.

Как собрать

Также вышеприведенные схемы мы можем собрать на универсальной плате. Потому что это легкая и небольшая схема. Я верю, что ты сможешь это сделать.

Резервный источник питания для CMOS IC

Перебои в подаче электроэнергии часто неизбежны. И повлияет на микросхемы памяти CMOS. Обычно в качестве резервного источника питания используется никель-кадмиевый тип. батарея. Но в случае с новыми микросхемами CMOS он потребляет только микроампер. Таким образом, мы можем использовать конденсатор для подачи этой энергии вместо этой батареи.

В этой схеме используется конденсатор C1. 4700 мкФ сможет обеспечить максимальный ток 10 мкА при 5 В примерно за 53 секунды. Входное напряжение этой схемы составляет 15 В.

Пока есть это напряжение. Конденсатор С1 будет заряжаться до тех пор, пока через D1 не пройдет рабочее значение. На затвор Q1 также подается напряжение около 2,3 В, потому что оно проходит через делитель напряжения R1 и R2.

Это гарантирует, что Q1 будет проводить ток, а C2 будет заряжаться. Выходное напряжение на выводе источника 2-го МОП-транзистора является постоянным напряжением 5 вольт. Два МОП-транзистора подключены к делителю напряжения.

Как это работает

При отключении питания Конденсатор C1 временно подает питание. Вывод затвора T1 теперь обесточен, поэтому C2 снова не заряжается. Но он будет разряжаться медленно, потому что Q2 имеет очень высокое входное сопротивление.

Напряжение на C2 останется почти постоянным. C2 будет подавать рабочее напряжение на Q2, поэтому он по-прежнему проводит напряжение на выходе 5В.

C1 разряжается очень медленно. Потому что внутреннее сопротивление входа MOSFET очень велико. И ток нагрузки очень низкий.

Выходное напряжение на выводе источника Q2 будет оставаться постоянным на уровне 5 В, пока падение напряжения на C1 не упадет ниже 5 В.

Но Q2 будет продолжать проводить ток. Выходное напряжение ниже 5В.

Для обеспечения правильной работы цепи. Выберите C2 как MKT или полиэфирную фольгу.

Список покупок

Q1, Q2: BF245, полевые транзисторы

D1: 1N4007, 1000 В, 1 А, диоды

Резисторы 0,25 Вт, допуск: 5 %

9013 8 Р1: 10К 9

9000 2 Вы можете увидеть:  Регулятор 5V-6V-9V-12V на 1A с использованием IC 78xx
См.