Модульные ИБП – решения для ответственных приложений

Современные информационные инфраструктуры как ЦОД или базы данных предъявляют повышенные требования к электропитанию. Это подразумевает не только высокое качество питающего переменного напряжения, но и возможность резервирования на случай выхода из строя силовых элементов.

Наилучшим образом этим требованиям отвечают модульные источники бесперебойного питания (ИБП) ставшие стандартом защиты электропитания для ответственных приложений. Конструктивно они строятся по схеме двойного преобразования, что позволяет гарантировать отличное качество электроэнергии на выходе. Для иллюстрации работы такого ИБП рассмотрим приведенную ниже блок-схему:

Блок-схема онлайн ИБП

Входное напряжение электросети преобразуется выпрямителем в постоянное напряжение внутренней шины, к которой через корректор подключены аккумуляторные батареи. Корректор выполняет функцию преобразования нестабильного напряжения постоянного тока в стабильное повышенное напряжение постоянного тока для питания инвертора. Далее инвертор формирует выходное напряжение с идеальными характеристиками. Благодаря схеме двойного преобразования обеспечивается высокая точность напряжения на выходе при идеальной синусоидальной характеристике. В то же время в момент перехода ИБП на работу от аккумуляторных батарей отсутствуют переходные процессы, что позволяет осуществить этот переход мгновенно, без воздействия на защищаемое оборудование.

Но главное преимущество модульной системы это разделение силовой части на несколько стандартизированных силовых блоков работающих совместно на одну нагрузку. Такая конструкция дает возможность резервировать мощность, установив один или несколько дополнительных силовых модулей. Если ИБП работает в нормальном режиме, дополнительные модули не задействованы, но в случае выхода из строя одного из них другой оперативно включается в работу с одновременной выдачей сигнала тревоги. Кроме того, конструкция системы ИБП может предусматривать возможность задействовать резервные модули в случае перегрузки. Подобная функция позволяет повысить надежность системы на случай ошибок при расчете максимальной мощности потребляемой нагрузкой, либо в случае наличия у защищаемого оборудования высоких пусковых токов. При возникновении ситуации перегрузки резерв задействуется автоматически с подачей информационного сообщения.

Каждый силовой модуль имеет свой собственный цифровой сигнальный процесс (DSP) управляющий его работой. Синхронизация силовых модулей осуществляется как через общий управляющий блок, так и напрямую между модулями. Возможность реализации децентрализованного управления является еще одним фактором повышения надежности. В случае выхода из строя блока управления модульный ИБП продолжит питать подключенное оборудование.

Силовой модуль 20 кВА

Отключение или установка новых модулей может осуществляться путем «горячей» замены без прерывания питания нагрузки. Это обеспечивает как высокую ремонтопригодность вместе с минимальным временем простоя оборудования, так и простое наращивание мощности системы. Установив модульную систему с запасом на будущее увеличение потребляемой энергии, пользователь легко реализует такую возможность, приобретая необходимое количество дополнительных блоков. Кроме того, модульные системы могут работать в параллельном режиме на увеличение мощности или в целях 2N резервирования.

Для питания нагрузки небольшой мощности аккумуляторные батареи могут быть установлены в одном корпусе с силовой частью. Данное решение позволяет оперативно производить как замену аккумуляторных батарей, так и увеличение времени автономии путем установки дополнительных батарейных модулей. Если нагрузка имеет большую мощность, аккумуляторные батареи могут устанавливаться в отдельном батарейном шкафу. При реализации параллельной работы нескольких модульных систем допускается использовать один батарейный шкаф, работающий на общую шину постоянного тока.

Батарейные модули модульного ИБП
Одним из важных факторов, влияющих на срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, является температура окружающей среды и условия заряда. Для продления срока службы АКБ в ИБП применяется алгоритм компенсации тока заряда в зависимости от температуры. Как правило производители аккумуляторов указывают рекомендуемый ток заряда для комнатной температуры 20⁰ С, при отклонении от которой необходима корректировка. При повышении температуры в помещении, где находятся аккумуляторные батареи, ток заряда должен быть уменьшен, а в случае пониженной температуры окружающей среды ток заряда необходимо увеличивать. В современных моделях ИБП применяются устройства интеллектуального заряда, использующие двухканальный трехступенчатый метод заряда. На первом этапе производится заряд батарей постоянным током большой величины до достижения 90% емкости батарей; на втором этапе заряд батарей происходит постоянным напряжением до полного заряда, на третьем этапе применяется метод непрерывной подзарядки батарей малым током. Такой метод заряда является компромиссом между быстрым зарядом и продлением срока службы батарей, что снижает затраты на замену аккумуляторных батарей.

Любой источник бесперебойного питания, построенный по технологии двойного преобразования, имеет в своем составе обводную цепь (байпас). С ее помощью возможна подача входного напряжения на выход в обход схем ИБП. В системах бесперебойного питания большой мощности предусмотрены статический электронный и сервисный ручной обводные переключатели. Для обслуживания ИБП и замены аккумуляторных батарей применяется ручной переключатель, защищенный фиксирующей пластиной. Чтобы выполнить переключение необходимо снять пластину, после этого инвертор автоматически отключается, и питание подключенного оборудования осуществляется через цепь электронного статического байпаса.

Наличие в конструкции ИБП электронного переключателя обводной цепи позволяет реализовать режим энергосбережения. При нормальном качестве напряжения электросети система может автоматически перейти на обводную цепь и работать с высоким КПД свыше 98%. В случае нарушения электроснабжения ИБП переключается в режим двойного преобразования.

Кроме того, электронная схема обходного переключения незаменима при перегрузке. В случае превышения потребляемой выходной мощности или перегрева инвертора нагрузка будет запитана напрямую от электросети, что позволяет избежать аварийного прерывания работы подключенного к ИБП оборудования. Система бесперебойного питания может быть сконфигурирована на работу с одним общим или двумя разными входами от независимых источников питания. При этом оба источника должны относиться к одной линии нейтрали.

И в завершение обзора нельзя не сказать о системе дистанционного управления и мониторинга. Это не только традиционные порты управления RS232/485 и USB, но и поддержка карт «сухие» контакты стандарта AS400 или удаленного подключения по сетевому протоколу SNMP. Используя возможности данных устройств, Вы всегда знать состояние ответственного оборудования.

Подводя итог обзору технических возможностей модульных систем бесперебойного питания можно предсказать дальнейший рост спроса на устройства, построенные по этой схеме. Они предлагают современное отказоустойчивое решение по защите оборудования от всех проблем электросети с развитыми функциями удаленного управления и мониторинга.

Для перехода на страницу с описаниями моделей модульных ИБП переменного тока нажмите ссылку