ИБП с двойным преобразованием – краткое описание
Источником бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием называется такой тип устройства, в котором преобразование электроэнергии осуществляется дважды. Со стороны напряжения это выглядит следующим образом: низкокачественная характеристика на входе формирует постоянное напряжение, а на выходе выдаётся характеристика с эталонными показателями.
Важно! Данный прибор особенно важен в областях, к которым предъявляются высокие требования, подразумевающие выполнение качественной и бесперебойной работы, например, на производственных станциях, в центрах обработки данных и файловых серверах.
В целом ИБП необходим для того, чтобы путём использования дополнительного источника обеспечить подачу непрерывного электропитания. После подключения в схему подобного аппарата неизбежные кратковременные нарушения снабжения, такие как короткие замыкания, не будут угрожать системе, так как после внезапного отключения питания к работе мгновенно подключится резервный аккумулятор.
Принцип работы
Работа ИБП двойного преобразования определяется состоянием сети. Так, существует три режима, в которых источник одинаково качественно выполняет свои функции. При этом на подключение какого-либо режима влияет сетевое напряжение.
- Колебания напряжения сети соответствуют указанным изготовителем прибора пределам.
- Существуют незначительные сдвиги от стандартных значений характеристик напряжения на входе.
- Отклонения характеристик аномальные или электрический ток на вход ИБП вовсе не подаётся.
СПРАВКА: указанные режимы называют также ЭКО, оn-line и автономный.
В случае, когда нет отклонений от заданного диапазона, напряжение, которое подаётся в источник, попадает в фильтр, для сглаживания неизбежных помех, возникающих в сети, а после, не пересекаясь с преобразователями, передаётся на выход через байпас – резервный путь. Часть поступающей в ИБП энергии при этом расходуется на постоянную подзарядку резервного аккумулятора.
В сетевом режиме, называемом также on-line, устройство подключает большее количество элементов для выполнения своих функций. Изначально значения параметров напряжения также сглаживаются при помощи сетевого фильтра, и отфильтрованный ток поступает в выпрямитель, основная функция которого – преобразовать переменное напряжение от электросети в постоянное.
На участке цепи внутри ИБП, где не задействованы любые из входящих в конструкцию элементов, проходит преобразованный постоянный ток, но так как для функционирования нагрузки он не подходит, на его пути устанавливается инвертор – устройство, преобразовывающее напряжение (из постоянного в переменное).
СПРАВКА: в ИБП с двойным преобразованием используются инверторы с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией (ВК ШИМ), из-за чего на выход из источника приходит напряжение с почти эталонной гармонической формой – синусоидой.
Кроме этого, при работе источника в on-line режиме часть поступающей энергии также переходит на зарядное устройство, которое питает запасную батарейку.
В третьем режиме, называемым автономным, нагрузка питается напрямую за счёт энергии, накопленной аккумуляторной батареей. Причём резервный аккумулятор может подключаться напрямую к инвертору для преобразования напряжения, а также связываться с последним через при помощи DC/DC конвертера, увеличивающего коэффициент полезного действия (КПД) системы.
СПРАВКА: ИБП двойного преобразования часто называют on-line ИБП из-за того, что выходная нагрузка не прерывается даже если произойдёт сбой – при внезапном прекращении подачи напряжения прибор мгновенно перейдёт к резервному аккумулятору.
Конструкция ИБП
Главная особенность конструкции ИБП – отсутствие любых механических элементов и узлов, что способствует долговечности прибора из-за отсутствия механического износа. Само устройство включает в себя электронные элементы, к которым относятся:
- фильтры, предназначенные для сглаживания помех в характеристиках тока, поступающего на вход и выход бесперебойника;
- выпрямитель и инвертор, главная функция которых – преобразовывать переменный и постоянный токи;
- заряжающее резервную батарею устройство;
- резервная аккумуляторная батарея (вместо неё или же вместе с ней присутствует разъём, через который к ИБП подключается внешний источник питания);
- DC/DC преобразователь;
- байпас;
- охлаждающая система;
- управляющий блок, задача которого – регулирование напряжения тока, выходящего из выпрямителя и инвертора;
СПРАВКА: в конструкциях определённых моделей, имеющихся в продаже, присутствуют средства для вывода необходимой информации, например, жидкокристаллический дисплей, а также разъёмы и порты, чтобы подключить кабели для мониторинга системы и обмена данными.
Корпус может быть изготовлен в разных исполнениях, благодаря чему его можно прикрепить к стене или установить на пол или стол.
Преимущества ИБП с двойным преобразованием
On-line ИБП обладают рядом достоинств, существенно выделяемых их среди приборов с аналогичными функциями. К плюсам относятся:
- мгновенное переключение на резервную батарею, никак не влияющее на поступление тока к нагрузке;
- качественное выходное напряжение, никак не зависящее от входных характеристик параметров сети: на выходе всегда почти идеальная синусоида. Причём это не зависит от того, работает ИБП от сети или от резервной батареи;
- нейтрализация отклонений и настройка параметров тока на входе, осуществляемая самостоятельно.
СПРАВКА: некоторые модели обладают возможностью регулирования входного коэффициента мощности.
Минусы бесперебойника
Прежде всего основным недостатком on-line бесперебойников повсеместно считают высокую стоимость по отношению к приборам той же мощности, однако производители оправдывают ценовой вопрос выполнением всех заданных характеристик.
Кроме этого, существенным минусом ИБП с двойным преобразованием называют низкое значение КПД, но этот недостаток, невыгодно отличающий прибор от других типов источников питания, скомпенсирован высоким показателем защитного уровня системы. Также присутствие в устройстве резервного пути даёт возможность значительно повысить значение КПД при переключении на байпас.
Помимо указанного, из-за особенностей конструктивного исполнения и функциональных особенностей работа ИБП сопровождается громким шумом: для мгновенного подсоединения резервного аккумулятора к цепи его постоянно задействуют в буферном режиме, что сопровождается значительным тепловыделением. Чтобы избежать нагревания частей конструкции ИБП, в его состав включена система охлаждения, которая и становится источником шума.
