CC BY
117
= 18
Энергобезопасность в документах и фактах
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Современные источники бесперебойного питания, соответствующие требованиям группы Международных Стандартов МЭК 62040
К.М. Юров,
аспирант МЭИ(ТУ), начальник учебно-производственной лаборатории МИЭЭ
ВВЕДЕНИЕ
Международный Стандарт МЭК 62040 (далее МС МЭК 62040) - "Источники бесперебойного питания"
- применяется в отношении электронных преобразователей переменного тока с накопителями электрической энергии на стороне постоянного тока. Основной функцией источников бесперебойного питания (далее ИБП), соответствующих требованиям МС МЭК 62040, является гарантированное обеспечение бесперебойного питания нагрузки на стороне переменного тока. Системы бесперебойного питания могут также использоваться с целью улучшения качества электрической энергии за счет удержания ее показателей в заданных пределах.
Существуют разнообразные системы бесперебойного питания. Это делается с целью обеспечения требований потребителя в области бесперебойного и качественного обеспечения электроэнергией различных типов нагрузок в широком диапазоне мощности: от менее чем 100 ватт до нескольких мегаватт. Информация о типах таких систем приведена в разделах 2 и 3 настоящей статьи.
МС МЭК 62040 применяется к следующим электронным системам бесперебойного питания (источникам бесперебойного питания):
а) обеспечивающим одно- или трехфазное выходное напряжение переменного тока определенной частоты;
б) с накопителем электрической энергии на стороне постоянного тока, если не оговариваются иные требования;
в) с номинальным напряжением, не превышающим 1000 В переменного тока;
г) ИБП, являющимся передвижным, стационарным и/или закрепляемым оборудованием.
Этот стандарт также включает термины и определения для всех силовых ключей, которые формируют неотъемлемые части источника бесперебойного питания и связаны с его выходом.
В МС МЭК 62040 включены также термины и определения для прерывателей, ключей, подключающих обводную цепь, изолирующих ключей, ключей, проводящих без разрыва тока, и узловых ключей. Эти ключи, взаимодействуя с другими функциональными узлами источника бесперебойного питания, обеспечивают непрерывность питания нагрузки электроэнергией.
МС МЭК 62040 не распространяется на обычные панели распределения магистральных линий, входные ключи или ключи на стороне постоянного тока (например, ключи для подключения аккумуляторных батарей, ключи, расположенные на выходе выпрямителя или входе инвертора, и т.д.), или источники бесперебойного питания, работа которых строится на основе электрических машинных преобразователей.
Разработчики МС МЭК 62040 признают, что основной областью применения источников бесперебойного питания на современном рынке является его использование совместно с оборудованием информационных технологий.
При использовании совместно с такого рода техникой, большая часть которой представляет собой нелинейную для источника бесперебойного питания нагрузку, ИБП могут быть стойкими в течение ограниченного срока времени к несинусоидальным формам волны выходного напряжения. Выходные характеристики источника бесперебойного питания определяются таким образом, чтобы быть совместимыми с нелинейными режимами работы и, если имеет место отличие, с линейными режимами работы, и оговариваются в декларации изготовителя (см. подробнее раздел 5 настоящей статьи).
Если выходные частоты ИБП отличаются от 50 или 60 Гц, данное требование должно дополнительно оговариваться в соглашении между изготовителем и потребителем
МС МЭК 62040 определяет требования к работе систем бесперебойного питания в целом и не определяет требования к работе отдельных функциональных узлов систем бесперебойного питания.
1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МС МЭК 62040
1.1. Система бесперебойного питания (источник бесперебойного питания)
Комбинация преобразователей, ключей и промежуточных накопителей энергии, например, аккумуляторных батарей, составляющая энергосистему, назначением которой является непрерывное питание нагрузки электроэнергией в случае отказа в основной цепи электроснабжения.
1.2. Преобразователь
Управляемый блок, предназначенный для силового электронного преобразования, включающий в себя одно или более электронных вентильных устройств, а также трансформаторы, фильтры и вторичные цепи, в случае необходимости.
1.3. Функциональный блок источника бесперебойного питания
Функциональный блок, например, выпрямитель источника бесперебойного питания, инвертор источника бесперебойного питания или силовой ключ источника бесперебойного питания.
1.4. Выпрямитель источника бесперебойного питания
Преобразователь тока или напряжения из переменного в постоянный с целью его выпрямления.
1.5. Инвертор источника бесперебойного питания Преобразователь тока или напряжения из постоянного в переменный с целью его инверсии.
1.6. Система накопления энергии на стороне постоянного тока
Система, состоящая из одного или нескольких устройств (обычно, аккумуляторных батарей) предназначенная для обеспечения необходимого времени работы в режиме запасенной энергии.
1.7. Цепь постоянного тока Непосредственное токоведущее соединение
между выпрямителем или выпрямителем/зарядным устройством и функциональным блоком инвертора.
1.8. Аккумуляторная батарея (вторичный источник электроэнергии)
Два или более аккумуляторов, соединенных вместе и используемых как источник электрической энергии.
1.9. Аккумуляторная батарея (вторичный источник электроэнергии) с клапаном регулировки давления
Аккумуляторная батарея, которая закрыта в нормальных условиях эксплуатации, но имеет возможность стравливать газ, если внутреннее давление превышает определенное значение. Такая батарея не может обычно получать непосредственный подвод к электролиту.
1.10. Аккумуляторная батарея (вторичный источник электроэнергии) с возможностью вентиляции
Аккумуляторная батарея, имеющая покрытие с отверстием, через которое могут стравливаться газообразные продукты. Отверстие может быть соединено с системой вентиляции.
1.11. Зарядное устройство батареи Устройство, предназначенное для преобразования переменного тока источника электроэнергии в постоянный ток с целью зарядки батареи.
1.12. Силовой ключ источника бесперебойного питания
Силовой ключ (неуправляемый, не полностью или полностью управляемый, электронный или механический, в зависимости от требований к непрерывности электропитания), предназначенный для подключения (отключения) источника бесперебойного питания или обводной цепи электроснабжения к (от) нагрузке(и).
1.13. Силовой проводящий ключ без разрыва тока Силовой ключ источника бесперебойного питания, состоящий из одного или более ключей, предназначенный для передачи электроэнергии от одного источника к другому.
1.14. Электронный (силовой) ключ Управляемый блок, предназначенный для электронного переключения в силовой цепи, включающий в себя, по крайней мере, одно вентильное управляемое устройство.
1.15. Механический (силовой) ключ источника бесперебойного питания
Механическое устройство переключения, способное включать, проводить и отключать ток в нормальных условиях эксплуатации, которые могут также включать определенные условия рабочей перегрузки, и также проводить в течение определенного вре-
= 20
Эмергобезопасмость в документах и фактах
мени токи при определенных ненормальных условиях эксплуатации, таких как короткое замыкание. Иногда ключ может быть способным к включению на токи короткого замыкания, но не способен на их автоматическое выключение.
1.16. Гибридный (силовой) ключ источника бесперебойного питания
Силовой ключ источника бесперебойного питания, включающий в себя механические разъединяемые контакты в комбинации по крайней мере с одним управляемым вентильным электронным устройством.
1.17. Полностью управляемый электронный ключ Электронный ключ, у которого коммутирующее
напряжение прикладывается от составляющих, входящих в схему самого электронного ключа.
1.18. Не полностью управляемый электронный ключ
Электронный ключ, у которого коммутирующее напряжение прикладывается от сети.
1.19. Прерыватель источника бесперебойного питания
Силовой ключ источника бесперебойного питания, способный включать, проводить и отключать ток в нормальных условиях эксплуатации, включать и проводить ток в течение определенного времени и отключать ток при определенных необычных условиях эксплуатации.
1.20. Изолирующий силовой ключ источника бесперебойного питания (разъединитель)
Механический переключатель источника бесперебойного питания, который обеспечивает в разомкнутом положении разрыв и может включать, проводить и отключать ток как автоматический выключатель или разъединитель, в зависимости от эксплуатационных потребностей источника бесперебойного питания.
1.21. Узловой силовой ключ
Силовой ключ источника бесперебойного питания, который может соединять между собой две или более токоведущие части на стороне переменного тока.
1.22. Силовой ключ источника бесперебойного питания, подключающий эксплуатационную обводную цепь
Переключатель, предназначенный для того, чтобы отключить с целью безопасной работы секцию или секции источника бесперебойного питания и обводную цепь на период технического обслуживания и поддерживать процесс непрерывной подачи энергии в нагрузку по альтернативному пути.
1.23. Силовой ключ источника бесперебойного питания, выполняющий несколько функций (многофункциональный силовой ключ)
Силовой ключ источника бесперебойного питания, выполняющий две или более из функций, описанных в пп. 1.19-1.22
1.24. Питание на входе на стороне переменного тока
Питание, подводимое к источнику бесперебойного питания и обводной цепи, если таковая имеется, которое может быть или основным питанием, или резервным.
1.25. Обводная цепь
Силовая цепь, осуществляющая питание нагрузки по пути, альтернативному пути преобразования в ИБП электрической энергии из переменного тока в переменный.
1.26. Эксплуатационная обводная цепь
Силовая цепь, позволяющая изолировать с целью безопасной работы секцию или секции источника бесперебойного питания на период технического обслуживания и/или поддерживать процесс непрерывной подачи энергии в нагрузку. Питание в этом случае может поддерживаться как через основную цепь, так и через резервную.
1.27. Статическая обводная цепь (электронная обводная цепь)
Силовая цепь, осуществляющая питание нагрузки по пути, альтернативному пути преобразования в ИБП электрической энергии из переменного тока в переменный, в которой управление осуществляется за счет применения электронных силовых ключей, таких как транзисторы, тиристоры, триаки, или за счет какого-либо другого полупроводникового устройства или нескольких устройств.
1.28. Блок источника бесперебойного питания Полный источник бесперебойного питания, включающий в себя по крайней мере по одному из следующих функциональных блоков: инвертор источника бесперебойного питания, выпрямитель источника бесперебойного питания и аккумуляторная батарея или другие средства аккумулирования энергии, которые с другими блоками источников бесперебойного питания могут работать в параллель либо как резервный источник бесперебойного питания.
1.29. Единичный источник бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания, состоящий из одного блока источника бесперебойного питания.
1.30. Параллельный источник бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания, включающий два или более блока источников бесперебойного питания, работающих параллельно.
1.31. Частично параллельный источник бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания с параллельно работающими инверторами с общей батареей и/или выпрямителем источника бесперебойного питания.
1.32. Резервированная система
Система, в которой имеет место добавление функциональных блоков или групп функциональных блоков
в устройство с целью повышения надежности в процессе бесперебойного питания нагрузки электроэнергией.
1.33. Источник бесперебойного питания с частичным резервированием
Источник бесперебойного питания с резервированием инвертора или инвертора и/или других функциональных блоков.
1.34. Источник бесперебойного питания, находящийся в холодном резерве
Система бесперебойного питания, в которой один или более источников бесперебойного питания находятся в резерве до тех пор, пока работающий блок источника бесперебойного питания не выйдет из строя.
1.35. Параллельный резервный источник бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания, состоящий из нескольких блоков ИБП, соединенных в параллель, между которыми распределена нагрузка. В случае отказа одного или нескольких блоков ИБП вся нагрузка распределяется между оставшимися блоками.
2. ТИПЫ КОНФИГУРАЦИИ ИСТОЧНИКОВ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
Источники бесперебойного питания, описываемые в стандарте МЭК 62040, являются электронными энергетическими системами. Их первичной функцией является обеспечение в течение определенного времени непрерывности и качества электрической энергии, которая питает оборудование потребителя в случае частичного или полного отказа основного источника энергии, традиционно представляющего собой местную электрическую сеть. Такая функция реализуется за счет преобразования внутри ИБП некоторого количества запасенной энергии в форму, необходимую оборудованию потребителя, в течение определенного промежутка времени, пока основной источник энергии не работает, либо характеристики основного источника являются неприемлемыми для оборудования потребителя.
Оборудование потребителя, традиционно являющееся чувствительным или защищаемым оборудованием, может состоять из одного блока оборудования, а может представлять собой комнату, а то и целое здание, укомплектованное оборудованием. Это такое оборудование, к которому потребитель предъявляет повышенные требования по непрерывности снабже-
ния электрической энергией и более высокому ее качеству, нежели качество энергии, потребляемой от основной сети. Преимущественно, наиболее критичную нагрузку представляет собой оборудование информационной технологии, необходимое для обработки данных, однако также к критичной нагрузке можно отнести и иные виды оборудования, такие как системы освещения, станки, насосы и аппаратура связи. Энергия, традиционно запасаемая в аккумуляторных батареях, может понадобиться для питания оборудования в течение определенного времени, от нескольких секунд до нескольких часов. Это время обычно характеризуется временем работы в режиме запасенной энергии или резервным временем.
Множество типов ИБП разработано с целью удовлетворения требований потребителя по непрерывности процесса снабжения электрической энергией и ее качеству для различных типов нагрузок в большом диапазоне мощностей, начиная с величин, меньше чем 100 Вт и вплоть до нескольких МВт.
В настоящем разделе описываются различия между конфигурациями ИБП, начиная с единичных блоков ИБП и вплоть до более сложных систем с повышенными требованиями к энергетической безопасности оборудования нагрузки.
Различные типы конфигураций ИБП предназначены для различных случаев применения с целью достижения различных уровней непрерывности процесса снабжения энергией, а также выходных энергетических показателей.
В настоящем разделе описываются некоторые типичные конфигурации применяемых ИБП и наиболее важные характеристики каждой из них.
2.1. Единичный ИБП
Простейшей из всех конфигураций является конфигурация единичного ИБП.
2.1.1. Единичный ИБП без обводной цепи
Единичный ИБП, способный непрерывно питать
нагрузку электрической энергией настолько долго, насколько это позволяют делать его собственные рабочие характеристики.
2.1.2. Единичный ИБП с выпрямителем, общим для инвертора и батареи
Инвертор постоянно питает энергией нагрузку, а до инвертора энергия доходит либо от входного источника через выпрямитель, либо от аккумуляторной батареи (см. рис. 2.1). При этом выпрямитель должен управляться таким образом, чтобы обеспечивать перезаряд батареи и поддерживать ее в заряженном состоянии.
Батарея
1ЕС 477/99
Рис. 2.1. Единичный ИБП с выпрямителем, общим для инвертора и батареи
= 22
Эмергобезопасмость в документах и фактах
В случае отказа системы электроснабжения на входе питание нагрузки будет осуществляться через разряжающуюся батарею до тех пор, пока ее напряжение не станет слишком низким, чтобы удовлетворять требованиям для выходных параметров инвертора. При этом тип и емкость батареи определяют длительность того времени, которое система может работать без питания от основной системы электроснабжения.
Частота, число фаз и уровни напряжений на входе и выходе могут быть разными. Выходные параметры ИБП могут отвечать более жестким требованиям, нежели те, что традиционно предъявляются к параметрам основной системы электроснабжения на входе, как то более узкие допустимые диапазоны отклонения выходного напряжения и выходной частоты и более низкие преходящие составляющие во время переходных процессов, а также требования к защите в случае отказа на входе.
2.1.3 Единичный ИБП с отдельным зарядным устройством для батареи
Требования, предъявляемые к выпрямителю, через который необходимо осуществлять работу инвертора, и требования, предъявляемые к инвертору, через который необходимо заряжать батарею, могут не соответствовать друг другу, поэтому ИБП могут быть сконструированы таким образом, что заряд батареи будет осуществляться через отдельное устройство (рис. 2.2). С точки зрения пользовате-
ля, вышеизложенные комментарии относительно принципа работы единичного ИБП в полной мере соответствуют и данному типу аппаратуры.
2.1.4 Единичный ИБП с выходами на стороне постоянного и переменного тока
Для некоторых областей применения наравне с непрерывным питанием на стороне переменного тока требуется непрерывное питание на стороне постоянного тока. В таких случаях возможно применение комбинированной системы, пример которой приведен на рис. 2.3.
В некоторых случаях наличие напряжения постоянного тока определяется требованиями на выходные характеристики на стороне постоянного тока.
В настоящем стандарте рассматривается непрямое питание нагрузки на стороне переменного тока через преобразователь, поэтому требования настоящего стандарта распространяются только на выход на стороне переменного тока для данной конфигурации ИБП.
2.1.5 Единичный ИБП с обводной цепью
2.1.5.1 ИБП с двойным преобразованием
С добавлением обводной цепи появляется возможность улучшить показатели непрерывности в процессе энергоснабжения за счет подключения обводной цепи через проводящий силовой ключ без разрыва тока (ПСКБРТ) в случаях:
- отказа в работе ИБП;
- возникновения больших токов в нагрузке при переходных процессах (броски тока или замыкания тока);
Примечание 1. Входные выводы на стороне переменного тока могут быть соединены между собой. Примечание 2. Блокирующий диод, тиристор или ключ.
Рис. 2.2. Единичный ИБП с отдельным зарядным устройством для батареи
Ба1арея
1ЕС 479/99
Рис. 2.3. Единичный ИБП с выходами на стороне постоянного и переменного тока
- пиковой нагрузки.
Ниже приведены некоторые ограничения, накладываемые на ИБП при подключении обводной цепи.
В нормальном режиме работы входная и выходная частота питающего напряжения должна быть одинаковой, и если уровни питающего напряжения являются различными, то необходимо наличие трансформатора в обводной цепи. Для некоторых видов нагрузки требуется синхронизация работы ИБП с обводной цепью с целью гарантировать непрерывность процесса электроснабжения при работе на нагрузку.
Примечание. При использовании обводной цепи возникает опасность возникновения помех на входе системы электроснабжения, что может сказаться на работе оборудования нагрузки.
2.1.5.2 Интерактивный режим работы При интерактивном режиме работы питание нагрузки осуществляется непосредственно со входа через обводную цепь (инвертор работает в режиме холостого хода) до тех пор, пока не произойдет отказ в основной цепи электроснабжения. В этом случае непрерывное питание нагрузки будет обеспечено от
Вход, переменный юк(прим.)
ИБП КАК НА ПСКБРТ
РИС. 2.1 и 2.2
Вход, переменный юк(прим.)
Примечание. Входные выводы могут быть соединены вместе.
Рис. 2.4. Единичный ИБП с обводной цепью
Выход, переменный юк
ІЕС 480/9»
Рис. 2^. Частично параллельные ИБП (с инверторами, работающими в параллель)
Примечание. Входные выводы могут быть соединены между собой.
Рис. 2.5Ь. Параллельные ИБП (с блоками ИБП, работающими в параллель)
= 24
Энергобезопасность в документах и фактах
аккумуляторной батареи через инвертор. Здесь применяются те же ограничения, что и в случае п. 2.1.5.1.
2.1.5.З. Режим работы в пассивном ожидании
При режиме работы в пассивном ожидании питание нагрузки осуществляется непосредственно со входа через обводную цепь до тех пор, пока не произойдет отказ в основной цепи электроснабжения. В этом случае происходит включение инвертора, и непрерывное питание нагрузки будет обеспечено от аккумуляторной батареи через инвертор. Здесь применяются те же ограничения, что и в случае п. 2.1.5.1.
2.2. Параллельные ИБП
2.2.1. Параллельные ИБП без обводной цепи
Если используются параллельные или частично
параллельные блоки ИБП, систему следует рассматривать как единую систему ИБП.
Два примера частично параллельных и параллельных ИБП представлены на рис. 2.5а и 2.5Ь.
2.2.2. Параллельные ИБП с обводной цепью
Так как параллельные ИБП работают так же, как и единичные ИБП, все комментарии, приведенные в п.2.1.5 полностью соответствуют данному типу аппаратуры, а их конфигурация эквивалентна той, что приведена на рис.2.4.
2.3. Резервные ИБП
2.3.1. Резервные ИБП, работающие в холодном резерве (пассивный режим).
Как только происходит отказ работающего ИБП, вместо него подключается ИБП, находившийся до этого в пассивном режиме работы (холодный резерв), и принимает на себя нагрузку, а отказавший ИБП в этот момент отключается.
2.3.1.1. Резервные ИБП, работающие в холодном резерве без обводной цепи (рис. 2.6.).
Эта система сохраняет все характеристики, описанные в 2.1, и позволяет дополнительно улучшать показатели продолжительности электроснабжения оборудования нагрузки.
2.3.1.2. Резервные ИБП, работающие в холодном резерве с обводной цепью (рис. 2.7.).
Обводная цепь может быть введена с целью еще большего улучшения показателей продолжительности электроснабжения оборудования нагрузки по сравнению с режимом, приведенным в 2.1.5, а также еще лучше переключать нагрузку с одного ИБП на другой. Обладающая низким полным сопротивлением обводная цепь позволяет протекать току, соответствующему полной нагрузке, без значительного падения напряжения на выходе.
Примечание. Входные выводы могут быть соединены между собой.
Рис 2.6. Резервные ИБП, работающие в холодном резерве без обводной цепи
1ЕС 484/99
Примечание. Входные выводы могут быть соединены между собой.
Рис. 2.7. Резервные ИБП, работающие в холодном резерве с обводной цепью
2.3.2. Параллельные резервные ИБП
Параллельные резервные ИБП состоят из нескольких блоков ИБП, между которыми распределяется ток нагрузки. Общая мощность параллельных резервных ИБП должна превышать максимально допустимую мощность нагрузки минимум на величину мощности одного блока ИБП, чтобы при возможном отсоединении одного или более блоков выполнялись требования по необходимому поддержанию непрерывного питания оборудования нагрузки.
2.3.2.1. Параллельные резервные ИБП без обводной цепи (рис. 2.8.).
Если происходит отказ блока ИБП, он должен быть отключен, чтобы избежать влияние этого отказа на работу других блоков, способных продолжать питать электроэнергией полную нагрузку. Дополнительно, для таких блоков с подобной конфигурацией ИБП требуется система синхронизации при распределении нагрузки по цепям.
Примечание. В таких конфигурациях некоторые составные части ИБП могут быть общими для различных блоков ИБП, и отказ такого рода составных частей может привести к потере непрерывности в снабжении оборудования нагрузки электроэнергией.
2.З.2.2. Параллельные резервные ИБП с обводной цепью
Одна или несколько обводных цепей могут подсоединяться в обход систем, описанных в предыдущем разделе. При этом будут обеспечиваться те же характеристики, что описаны в п. 2.2.2.
3. ПРИМЕРЫ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ ИСТОЧНИКОВ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
В настоящем разделе описываются некоторые типовые схемотехнические построения для различных принципов работы ИБП, а также режимы работы каждого из них в форме блок-диаграмм. Иные схемотехнические топологии являются производными от общих категорий каждого из типов.
Дополнительные необходимые элементы цепей, такие как фильтры (для режимов переходных процессов и ЭМС), изолирующие трансформаторы и пр., исключены из блок-диаграмм с целью их упрощения. При этом не обсуждаются технические достоинства ИБП, и потребитель должен согласовывать с поставщиком совместимость тех или иных систем с определенным оборудованием нагрузки.
Примечание. Входные выводы могут быть соединены между собой.
Рис. 2.8. Параллельные резервные ИБП без обводной цепи
Примечание 1. Входные выводы на стороне переменного тока могут быть соединены между собой. Примечание 2. Блокирующий диод, тиристор или ключ.
Рис. 3.1. ИБП с двойным преобразованием
= 26
Эмергобезопасмость в документах и фактах
В последующих пунктах приведены различные примеры конфигураций ИБП.
3.1. ИБП с двойным преобразованием (рис. 3.1.)
В нормальном режиме работы нагрузка непрерывно питается через комбинацию преобразователей “выпрямитель-инвертор”.
Если параметры входной сети выходят за допустимые для работы ИБП границы, блок переходит к работе в режиме запасенной энергии, когда комбинация батарея-инвертор обеспечивает непрерывное питание нагрузки либо в течение времени, определяемого данным режимом работы, либо до тех пор, пока параметры внешней сети не вернутся в допустимые границы, смотря что ранее произойдет.
Примечание. Подобного рода тип аппаратуры называют еще "ИБП типа он-лайн", подразумевая, что нагрузка всегда питается через инвертор вне зависимости от условий сети переменного тока на входе. Термин "он-лайн" означает также "через магистраль". Чтобы избежать путаницы в определениях, для данного режима работы ИБП следует избегать такого термина и пользоваться термином "ИБП с двойным преобразованием".
3.2. ИБП с двойным преобразованием с обводной цепью (рис. 3.2.)
При подключении обводной цепи становится возможным улучшить показатели непрерывности в процессе энергоснабжения оборудования нагрузки за счет подключения обводной цепи через проводящий силовой ключ без разрыва тока (ПСКБРТ) в случаях:
- отказа в работе ИБП;
- возникновения больших токов в нагрузке при переходных процессах (броски тока или замыкания тока);
- пиковой нагрузки.
Ниже приведены некоторые ограничения, накладываемые на ИБП при подключении обводной цепи:
В нормальном режиме работы входная и выходная частота питающего напряжения должна быть одинаковой, и если уровни питающего напряжения являются различными, то необходимо наличие трансформатора в обводной цепи. Для некоторых видов нагрузки требуется синхронизация работы ИБП с обводной цепью с целью гарантировать непрерывность процесса электроснабжения при работе на нагрузку.
Примечание 1. При использовании обводной цепи возникает опасность возникновения помех на входе системы электроснабжения, что может сказаться на работе оборудования нагрузки.
Примечание 2. Вывод обводной цепи может быть подключен ко входу выпрямителя на стороне переменного тока, если не требуется работа ИБП в режиме пассивного ожидания
В нормальном режиме работы нагрузка непрерывно питается через комбинацию преобразователей “выпрямитель-инвертор”.
Если параметры входной сети выходят за допустимые для работы ИБП границы, блок переходит к работе в режиме запасенной энергии, когда комбинация “батарея-инвертор” обеспечивает непрерывное питание нагрузки либо в течение времени, определяемого данным режимом работы, либо до тех пор, пока параметры внешней сети не вернутся в допустимые границы, смотря что раньше произойдет
В том случае, если происходит отказ в работе комбинации преобразователей “выпрямитель-инвертор”, либо ток нагрузки превышает установленное для ИБП значение, кратковременно или постоянно, ИБП переходит на работу от обводной цепи, по которой временно осуществляется электроснабжение от основного или резервного источника питания.
Примечание 1. Входные выводы на стороне переменного тока могут быть соединены между собой. Примечание 2. Блокирующий диод, тиристор или ключ.
Рис. 3.2. ИБП с двойным преобразованием с обводной цепью
3.3. ИБП интерактивного типа (line-interactive) (рис. 3.3.)
В нормальном режиме работы нагрузка питается через кондиционер сети, представляющий из себя параллельно соединенную входную силовую сеть на стороне переменного тока и инвертор ИБП. Инвертор или силовой интерфейс осуществляет функцию кондиционирования параметров сети и/или подзарядки батареи. При этом выходная частота зависит от частоты напряжения на входе.
Если параметры входной сети выходят за допустимые для работы ИБП границы, блок переходит к работе в режиме запасенной энергии, когда комбинация “батарея-инвертор” обеспечивает непрерывное питание нагрузки, а силовой интерфейс производит отключение входной силовой цепи, чтобы исключить образование обратной с ней связи через инвертор ИБП.
ИБП при этом работает в режиме запасенной энергии либо в течение времени, определяемого данным режимом работы, либо до тех пор, пока параметры внешней сети не вернутся в допустимые границы, смотря что ранее произойдет.
3.4. ИБП интерактивного типа с обводной цепью (рис. 3.4.)
При подключении обводной цепи становится возможным улучшить показатели непрерывности в процессе энергоснабжения оборудования нагрузки за счет подключения обводной цепи через проводящий силовой ключ без разрыва тока (ПСКБРТ) в случаях:
- отказа в работе ИБП;
- возникновения больших токов в нагрузке при переходных процессах (броски тока или замыкания тока);
- пиковой нагрузки.
Ниже приведены некоторые ограничения, накладываемые на ИБП при подключении обводной цепи.
В нормальном режиме работы входная и выходная частота питающего напряжения должна быть одинаковой, и если уровни питающего напряжения являются различными, то необходимо наличие трансформатора в обводной цепи.
Примечание 1. При использовании обводной цепи возникает опасность возникновения помех на входе системы электроснабжения, что может сказаться на работе оборудования нагрузки.
Рис. 3.3. ИБП интерактивного типа (UPS-U)
Рис. 3.4. ИБП интерактивного типа с обводной цепью
= 28
Энергобезопасность в документах и фактах
Примечание 2. Вывод обводной цепи может быть подключен ко входу выпрямителя на стороне переменного тока, если не требуется работа ИБП в режиме пассивного ожидания.
В нормальном режиме работы нагрузка питается через кондиционер сети, представляющий из себя параллельно соединенную входную силовую сеть на стороне переменного тока и инвертор ИБП. Инвертор или силовой интерфейс осуществляет функцию кондиционирования параметров сети и/или подзарядки батареи. При этом выходная частота зависит от частоты напряжения на входе.
Если параметры входной сети выходят за допустимые для работы ИБП границы, блок переходит к работе в режиме запасенной энергии, когда комбинация батарея-инвертор обеспечивает непрерывное питание нагрузки, а силовой интерфейс производит отключение входной силовой цепи, чтобы исключить образование обратной с ней связи через инвертор ИБП.
ИБП при этом работает в режиме запасенной энергии либо в течение времени, определяемого данным режимом работы, либо до тех пор, пока параметры внешней сети не вернутся в допустимые границы, смотря какое из событий произойдет ранее.
В случае отказа функционального блока ИБП, нагрузка может быть переключена на питание через обводную цепь, работающую от основного или резервного источника питания.
3.5. ИБП, работающий в режиме пассивного ожидания (рис. 3.5.)
В нормальном режиме работы питание нагрузки осуществляется от основной сети, подключаемой через ключ ИБП. Дополнительные устройства, такие
как феррорезонансные трансформаторы или автотрансформаторы с отпайками, могут быть введены в состав ИБП с целью осуществления кондиционирования параметров сети.
Как только параметры основной сети выходят за допустимые границы работы ИБП, происходит включение инвертора и ИБП начинает работать в режиме запасенной энергии, а непрерывное питание нагрузки обеспечивается от аккумуляторной батареи через инвертор. Нагрузка может подключаться к инвертору напрямую, либо через ключ ИБП (как электронный, так и электромеханический).
Комбинация “батарея-инвертор” питание нагрузки в режиме запасенной энергии либо в течение времени, определяемого данным режимом работы, либо до тех пор, пока параметры внешней сети не вернутся в допустимые границы, смотря какое из событий прои-зойдет ранее.
Примечание. Подобного рода тип аппаратуры называют еще "ИБП типа офф-лайн", подразумевая, что сеть, обладающая параметрами, кондиционированными за счет применения электронных средств, питает нагрузку только в том случае, если параметры основной сети выходят за допустимые границы работы ИБП. Термин "офф-лайн" означает также "не через магистраль", в то время как на самом деле питание нагрузки осуществляется в нормальном режиме работы как раз от основной первичной сети. Чтобы избежать путаницы в определениях, для данного режима работы ИБП следует избегать такого термина и пользоваться термином "ИБП, работающий в режиме пассивного ожидания".
(Продолжение в следующем номере)
Рис. 3.5. ИБП, работающий в режиме пассивного ожидания
