تحقیق مقاله مشکلات موجود در برق شهر

قطع ناگهانی برق باعث اختلال در اکثر فعالیتهای تجاری شده و در برخی موارد امکان ادامه آن را کاملاً از بین می‌برد. البته تنها برق شهر اثرات مخرب به همراه ندارد، بسیاری از دستگاه های الکتریکی (همانند سیستمهای کامپیوتری) نسبت به نارسائیهایی مانند افت لحظه‌ای ولتاژ، افت طولانی ولتاژ، قطع برق، ولتاژهای لحظه‌ایی بالا، نویز و تاثیرات فرکانس رادیویی و تغییرات فرکانس در منبع تغذیه به خود حساس هستند.

این گونه و بارها را اغلب «بار های حساس» می‌گویند. زیرا عملکرد مداوم آنها برای فعالیت‌های تجاری یک شرکت حائز اهمیت است و همچنین به این دلیل که اینگونه بارها برای عملکرد صحیح یک نیروی برق با ثبات تر و قابل اطمینان تر از آنچه عموماً توسط منابع تغذیه همگانی ارائه می‌شود. نیاز دارند.

در ادامه لیستی از مشکلات موجود در برق شهر ارائه می‌شود که هر کدام را به طور مختصر توضیح می‌دهیم.

نوسانات شدید لحظه‌ای (spine)

نویز الکتریکی (noise)

اضافه ولتاژ لحظه‌ ای (surges)

افت ولتاژ لحظه‌ای (sags)

هارمونیک‌ها (TUD)

افت طولانی ولتاژ (Brown outs)

قطع برق شهر (Blacuoucs)

1- نوسانات شدید لحظه‌ایی (spike)

ولتاژ های سریع، گذرا و با طول زمانی کوتاهی هستند که به شکل موج اصلی برق اضافه می‌شوند. این ولتاژها در هر دو سیکل مثبت و منفی می‌توانند اضافه شوند و به اجزای الکتریکی خسارت وارد کرده و آنها را از بین ببرند. Spike ها توسط یک ترموستاتها با سایر تجهیزاتی که جریان‌ های الکتریکی زیاد را سوئیچ می‌کنند، یا توسط بارهایی که به وسیله شرکتهای برق سوئیچ می‌شوند، ایجاد می‌گردند. صاعقه‌ایی که به طور موضعی به زمین اصابت می‌کند از جدی ترین عوامل تولید این نوسانات هستند بویژه زمانی که به کابل‌ های ارتباطی برق القا می‌شوند و حدود 7% مشکلات برق شبکه را تشکیل می‌دهند.

2- نویز الکتریکی (noise)

نویز حالت مشترک ناشی از بروز انتقال بین خطوط منبع و زمین است. نویز حالت معمولی نتیجه اختلال بین ولتاژهای فاز به فاز و فاز به نول است و می‌تواند در اثر اصابت صاعقه، خاموش و روشن کردن بار، اشکال کابل و مجاورت‌ یا تجهیزات فرکانس رادیویی و ... ایجاد شود. نویز الکتریکی می‌تواند باعث هنگ کردن کامپیوتر و در نتیجه از دست رفتن اطلاعات گردد. اثرات نویز را می‌توان با قرار دادن فیلترهای مناسب و برقراری اتصال زمین به حداقل می‌رساند.

3- اضافه ولتاژ لحظه‌ای (surg)

ولتاژ اضافه شده به موج اصلی برق با مقادیر بالاتر از مقدار عادی خط اصلی برق شهر می‌باشد که بیش از یک سیکل ادامه می‌یابد. surg معمولاً پس از آن که یک دستگاه بزرگ خاموش می‌شود و یا به دنبال سوئیچ کردن بار درمراکز فرعی ایجاد می‌شود. به علت زمان نسبتاً طولانی، surg می‌توان قدرت عملکرد اجزای مربوط به منبع تغذیه سوئیچینگ کامپیوتر را کاهش داده و باعث کاهش طول عمر آنها شود.

4- افت ولتاژ لحظه‌ای (sage)

افت ولتاژی که به مدت چند سیکل ادامه داشته باشد sage نامیده می‌شود sage از لحاظ شکلی مانند spine های منفی می باشد. ولی طول مدت آن بیشتر است مانند سوئیچ شدن یک بار بزرگ مانند دستگاههای تهویه هوا یا راه انداختن موتورهای الکتریکی که در حدود 76% مشکلات برق شهر را تشکیل می‌دهند.

5- هارمونیک‌ ها (THD)

هارمونیک‌ها عموما توسط بارهای غیر خطی به وجود می‌آیند که از برق شهر جریانهای با دامنه بالا می‌کشند. بارهای حاوی یکسو کننده‌های کنترل شده، منابع سوئیچینگ و بویژه ماشینهای الکتریکی را می‌توان به عنوان منبع ایجاد این نوع تاثیر نام برد. برای مثال کامپیوترها، دستگاههای فتوکپی، پرینترهای لیزری و موتورهای دور با سرعت متغیر اشاره کرد. هارمونیک‌ها باعث افزایش نامناسب جریان می‌شوند و این افزایش اثر خود را در دماهای بالا نشان داده و باعث خرابی اجزای تشکیل دهنده و افزایش حرارت دستگاهها می‌شود. اکثر PC ها توسط منابع سوئیچینگ تغذیه می‌شوند و مشکلات مربوط به هارمونیک‌ها با افزایش تعداد کامپیوترها به صورت تصاعدی بالا می‌رود. در مواد حاد دمای تولید شده به وسیله هارمونیک‌ها می‌توانند سیمهای نول سایت را خراب کند مگر آن که سیمها از ابتدا به اندازه کافی ضخیم در نظر گرفته شوند. جایی که تعداد کامپیوترها در سایت زیاد باشد استفاده از UPS که دارای هارمونیک جریان ورودی کر باشد ضروری است.

6- همانند sagها هستند ولی طول مدت آنها بیشتر است و معمولاً مهم تر هستند. افت طولانی زمانی ایجاد می‌شود که منبع اصلی تولید برق قدرت تأمین توان مورد نیاز شبکه مصرف را ندارد و شرکت برق ولتاژ شبکه سراسری را کم کند. بسته به وضعیت شرکت تولید کننده برق منطقه‌ایی و در شرایط بحرانی، افت طولانی ولتاژ ممکن است چندین ساعت ادامه یابد.

7- قطع برق شهر (Black out)

عبارتست از قطع کامل جریان برق که در هنگام وقوع آن منبع برق کاملاً از کار می‌افتد این وضعیت در اثر بروز اشکال در خطوط نیرو، حوادث، طوفان همراه رعد و برق و سایر شرایط پیش می‌آید. قطع برق دارای اثرات کاملاً مشهود و گاهی مخرب است وجه تشابه تمام اختالهای یاد شده این است که مطلقاً قابل پیش بینی نیستند هر اقدامی که برای حفاظت از منبع تغذیه بار حساس انجام گیرد باید در تمام مدت استفاده از بار موثر باشد.

نیاز به ups

با ظهور ریز پردازنده‌ها تحول عظیمی در طراحی و ساخت ماشینهای محاسباتی پدید آمد که به نوبه خود موجب دگرگون بزرگی در زندگی انسان گردید. متعاقباً با گسترش استفاده از کامپیوترها در علوم و صنایع مختلف، وابستگی انسان به این دستگاه دو چندان شد، طوری که امروزه کامپیوتر از ضروریات اساسی زندگی به شمار می‌رود. کامپیوترها هر چند دستگاههایی با قدرت و سرعت بالایی می‌باشد ولی به همان اندازه حساس و آسیب پذیرند با پیشرفت تکنولوژی و ساخت دستگاههای حساس مشکلات آنها نیز بوجود می‌اید و هر چه دقیق تر و حساستر باشند آسیب پذیری آنها نیز بیشتر می‌شود. یکی از نقاط ضعف این دستگاهها آسیب پذیری آنها در مقابل اختلالهای برف می‌باشد به همین دلیل سالانه میلیاردها دلار خسارات به  مراکز صنایع بزرگ دنیا وارد می‌آید که از آن جمله می‌توان به توقف عملیات تجاری، از بین رفتن یا مخدوش شدن اطلاعات، خراب شدن سخت افزار در اثر نوسانات ناگهانی برق، درست کار نکردن سیستم کنترل، زیان تجاری در اثر خرابی تجهیزات ارتباطی و ... اشاره کرد. از این جهت برای محافظت کامپیوترها و دستگاههای حساس میکروپروسسوری مانند تجهیزات پزشکی، PLCها، کنترلرهای صنعتی و ... دستگاهی ساخته شد که توانایی جلوگیری از این مشکلات را داشت این دستگاه به نام اختصاری UPS برگرفته از نفت لاتین uninterruptible power supply به معنای تغذیه بدون وقفه می‌باشد.

بعد از شناخته شدن یک سری از تجهیزات به عنوان بارهای حساس، موضوع مهم، حفاظت از منبع تغذیه آنهاست. اگر چه نوع حفاظت تا حدی به کاربرد خاص و مسائل بستگی دارد. برای مثال اثرات ناشی از تداخل، نویز، فرکانس رادیویی و spike ها را می‌توان با قرار دادن فیلتر های مناسب و بعضی از ترانسفورماتور ایزولاسیون در خط تغذیه کاهش داد. Surge ها را نیز می‌توان با به کار بردن قطعات تابع ولتاژ، کم کرد.

البته هنگامی که تاثیرات قطع برق یا افت ولتاژ طولانی را در نظر می‌گیریم حساسیت باید به طور جداگانه مورد بررسی قرار گیرد. نیازهای مختلف برای تغذیه یک شبکه کامپیوتری و یک سیستم روشنایی اضطراری را در نظر بگیرید، نصب تجهیزات تصحیح ولتاژ و یک دیزل ژنراتور stand by می‌تواند در مواقع لزوم مناسب ترین شکل حفاظت را تأمین کند. اگر بار به یک منبع تغذیه یا تلرانس کم نیاز داشته باشد و یا فرار باشد که 24 ساعته مورد استفاده قرار گیرد، در این مواقع، هیچ راهی نابار به وسیله برق مداوم و بدون نویز تغذیه کند. در زمان برق با بروز هر گونه اختلال در آن، ups به عنوان بخش اصلی یک سیستم است. اما این نکته حائز اهمیت است که به منظور داشتن کنترل و نظارت مناسب روی سیستم و بارهای حساس، ups بوسیله نشان دهنده‌ها و یا نرم افزار وضعیت و عملکرد خود را به دستگاه‌های کنترلی با کاربران اطلاع دهد.

در شکل stand by این نوع ازups نشان داده شده است که شکل پایه و استاندارد این توپولوژی است. در حالت نرمال و تامین توان بارهای حساس، بار انرژی خود را از طریق مسیر by pass دریافت می‌کند. در زمان خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس از تلرانس مجاز، می‌توان خروجی توسط اینورترو انرژی باتری تامین می‌شود و تا زمانی که به وضعیت عادی برنگردد این حالت حفظ می‌شود. وظیفه انتقال توان به مسیریابی پس و مسیر اینور به عهده سوئیچ استاتیک است. با توجه به اینکه مراحل انتقال پس از قطع ولتاژ by pass آغاز می‌شود وقفه اجتناب ناپذیردر تأمین انرژی بار روی می‌دهد. اگر چه این وقفه کوتاه به اندازه 2 الی 10 میلی ثانیه است.

با توجه به اینکه عمده کاربرد این نوع از ups ها در کامپیوترهای شخصی است به نحو مطلوب و بی آنکه متحمل اثرات مضر می‌شوند می‌توانند این زمان را پشت سر بگذارند. در این نوع از ups ها زمانی که بار به اینور تر منتقل می‌شود اینور با استفاده از انرژی باتری شده تا زمانی که ولتاژ باتری به آخرین حد شارژ آن برسد می‌تواند انرژی بار را تأمین کند.

این نوع از ups ها عموماً در رنج‌ها می‌توان پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند در این تکنولوژی توان خروجی از کیفیت چندان مناسبی برخوردار نیست اما راندمان بالا و اندازه کوچک و قیمت ارزان از مزایای این طرح است. با توجه به فیلترهای مخصوص و مدارهای ضربه گیر این نوع از ups می‌تواند فیلترینگ نویز می‌کند و مانع ورود ضربه‌ها شود.

Line inter active

این توپولوژی در سایتها، شبکه و سرورها (تجهیزات IT) بیشترین استفاده را دارد. در حالت عادی بار ازطریق مسیر stand by تغذیه می‌شود در این طراحی اینورتر همواره روش و به خروجی ups متصل است و در حالت عملکرد عادی وظیفه شارژ باتریها را بر عهده دارد. و زمانی که اختلالی در ورودی برق شبکه پیش آید و از محدود مجاز خارج شود. پیوستگی توان خروجی ازطریق مسیر اینورتر و انرژی ذخیره شده درباتری‌ها تامین می‌شود. از خیلی جهات شبیه نوع قبل است ولی تفاوت عمده آن تجهیزات فیلترینگ بیشتری تعبیه شده است و ناپایداری خروجی و نویزهای سوئیچینگ نیز کاهش یافته است و سوئیچ زنی زودگذر در مقایسه در طرح قبلی کمتر است که خود سبب می‌شود باتری کمتر آسیب ببیند. علاوه بر این در این طرح جهت فراهم شدن رگولاسیون ولتاژ مناسب در خروجی در این طراحی از ترانسفورمرهای top changing استفاده می‌شود. رگولاسیون ولتاژ زمانی که ما با ولتاژ کم فشار کار می‌کنیم بسیار حائز اهمیت است گاهاً در این ups، بلوک شارژر و اینورتر در یک بلوک طراحی می‌شوند از مزیت‌‌های این نوع ups، راندمان بالا، قیمت ارزان و اندازه کوچک و قابلیت اطمینان بیشتر همراه با توانایی گوپل شدن جهت تصحیح خطوط کم ولتاژ و ولتاژ بالا است که در رنج‌های بین 5/0 تا OUVA مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ERRO Standby

در این تکنولوژی ترانسفورمری با طراحی و عملکردی خاص بنام فرورزو نافت بکار رفته که با اشباع رفتن هسته ترانس، ولتاژ تثبیت شده‌ای در خروجی فراهم می‌گردد. همان طور در بلوک دیاگرام شکل پایین می‌بینیم. درشرایط کار عادی، توان از منبع AC ورودی به سیم پیچ اولیه ترانسفورمر فرو منتقل شده و از ثانویه ترانسفورمر، توان خروجی فیلتر شده بارگولاسیون مناسب به بار معرفی انتقال می‌یابد. در زمان خرابی منبع ورودی، اینورتر شروع به کار کرده و با استفاده از انرژی باتری و ترانسفورمر خروجی توان مورد نیاز تأمین می‌گردد.

ایزولاسیون بسیار خوبی که ترانس فروز و ثالث جهت تأمین خروجی فیلتر شده ایجاد می نماید از بکار بردن هرگونه تجهیزات فیلترینگ دیگری مناسب تر است اما فروز و نانس به تنهایی شکستگی‌های ولتاژی گذاری شدیدی در برق همه بوجود می‌آورد.

این نوع از UPS قابلیت اطمینان بالا و فیلترینگ عالی در دسترس ما قرار می‌دهد.

UPS های فروز و با بکار گرفتن بعضی ژنراتورها و بارهای کامپیوتری که ضریب توان ورودی شان اصلاح شده دچار ناپایداری می‌شوند. این نوع از UPS به دلیل استفاده از خاصیت فروزوناس و خاصیت القایی دارای ضریب توان‌های پایین هستند و مانند یک یک منبع جریان عمل می‌کنند و جریان‌های بزرگ می‌کشند و فطر بارهای متصل را افزایش می‌دهند. به دلیل ائتلاف حرارتی بالا حتی در شرایط stand by ، راندمان پایین و حجیم بعد این دستگاهها، طی چند سال اخیر محبوبیت این طراحی کاهش یافته است. این تکنولوژی عموماً در توانهای 3 تا 15 کیلو ولت آمپر طراحی و تولید می‌شوند.

Double Conversion :

در این نوع UPS در عملکرد عادی بار به طور مداوم توسط اینورتر / یکسو کننده تغذیه می‌شود. وقتی ولتاژ منبع ورودی از محدوده مجاز خارج می‌شود بار از طریق مدار باتری و اینورتر بدون وقفه تغذیه می‌شود.

نکته : این UPS را معمولا به عنوان ON-LINE UPS می‌شناسند. به این معنی که بار همیشه از طریق اینورتر تغذیه می‌شود بدون اینکه به منبع ورودی توجه داشته باشد.

سیستم ON – LINE همچنین به معنی (ON – THE – MAINS) وجود همیشگی برق می‌باشد. برای اجتناب از این تعریف متناقض به جای عبارت ON – LINE عبارت Double Conversion را به کار می‌بریم.

این نوع UPS بالاترین میزان حفاظت را ارائه می‌کند زیرا بار همواره با یک ولتاژ تنظیم شده تغذیه می‌شود. به عبارت دیگر حتی زمانی که برق شهر وجود دارد یکسو کننده، شارژ و اینورتر فعال هستند و بار از طریق یک سوئیچ استاتیک به خروجی اینورتر متصل است.

در شرایط عادی هنگامی که بار انرژی خود را از اینورتر دریافت می‌کند به خوبی در برابر اختلالات برق شهر محافظت می‌شود چون یکسو کننده و اینورتر مانند یک سد در برابر نویز موجود در خطوط انتقال برق و نوسانات زود گذر ولتاژ عمل کرده و در نهایت یک ولتاژ خروجی کاملاً تنظیم شده را فراهم می‌کند.

اگر ولتاژ ورودی از محدوده مجاز (مثلاً 20% - 10%) تجاوز کند یا اینکه کاملاً قطع شود اینورتر با استفاده از انرژی باتری به کار خود ادامه می‌دهد انجام این مراحل به نحوی صورت می‌پذیرد که هیچ وقفهای به بار منتقل خواهد شد. زمانیکه از انرژی باتری استفاده می‌شود. اینورتر مانند زمان استفاده از برق شهر همان میزان رگولاسیون را ارائه می‌کند.

 Double Conversion with bypass

در سیستم Double Conversion با اضافه شدن یک سیستم bypass در صورت وجود یکی از حالات زیر بار از طریق مسیر bypass تغذیه می‌شود :

الف ) خرابی UPS (خرابی اینورتر)

ب ) جریانهای ناگهانی که توسط بار کشیده می شوند.

ج ) اضافه بار (OVER LOAD)

اگر قبل از اینکه ولتاژ باتری به پایین ترین  میزان خود برسد جریان برق شهر مجددا برقرار نشود، اینورتر و نتیجتاً UPS از کار می‌افتد. و در برخی مدلها سوئیچ استاتیک بار را به مسیر bypass متصل می‌کند. نتیجه عمل انتقال به این موضوع بستگی دارد که مسیر UPS bypass به همان مسیر تغذیه اصلی که بخش یکسو کننده از آن تغذیه می‌کند متصل شده و یا اینکه منبع تأمین برق جداگانه‌ای (مانند دیزل ژنراتور) در مسیر bypass وجود داشته باشد.

اگر برق ورودی bypass از برق ورودی اصلی (ورودی یکسو کننده) جدا باشد و برق ورودی bypass نیز مناسب باشد بار همچنین انرژی خود را از مسیر bypass که یک انرژی الکتریکی محافظت  نشده است، دریافت خواهد کرد. اگر دو بخش bypass و ورودی یکسو کننده به یک برق AC یکسان متصل شوند هنگام انتقال بار به مسیر bypass بر اثر تمام انرژی باتری،‌ تأمین انرژی الکتریکی بارهای حساس قطع می‌شود.

اولین تفاوت بین UPSهای مدل Double Conversion و UPS هایPassive Stand by option این است که شارژر باتری با بخشهای یکسو کننده / شارژر تعویض شده است. بخش یکسو کننده / شارژر ممکن است از دو قسمت جداگانه یا یک بلوک قدرت کامل تشکیل شده باشد. زمانیکه برق شهر در جریان است این بخش باتری را شارژ و انرژی اینورتر را توسط یک ولتاژ DC ثابت تأمین می‌کند و در صورتی که برق ورودی قطع شود شارژر خاموش شده و انرژی DC اینورتر توسط باتری تأمین می‌شود و از این زمان باتری رفته رفته خالی می‌شود.

بخش یکسو کننده کننده / شارژ در قسمتی از مدار کنترل خود دارای یک محدود کننده جریان ورودی است تا حفاظت لازم را در برابر اضافه بار انجام دهد و همچنین شامل یک مکانیزم shut down است تا در صورت زیاد شدن ولتاژ DC از باتری، اینورتر و اجزای فیلتر DC محافظت کند.

عموماً مشکلی که در UPS نوع Double Conversion مشاهده می‌شود به این دلیل است که اینورتر قادر نیست ولتاژ یا فرکانس مناسبی در ترمینالهای خروجی UPS تولید کند و ممکن است نتایج حاصل از این خرابی در بین مدلهای مختلف متفاوت باشد.

معمولاً به محض اینکه عیبی رخ می‌دهد بخش کنترل UPS نقص در ولتاژ یا فرکانس خروجی را مشخص کرده و بلافاصله سیگنالی به سیستم کنترل سوئیچ استاتیک می‌فرستد تا بار را همانطور که در شکل نشان داده شده، بدون وقفه در برق مورد آن به مسیر bypass منتقل کند. ولی اگر در این انتقال، ولتاژ خروجی اینورتر با ولتاژ مسیر bypass سنکرون نشده باشد ممکن است وقفه کوتاهی در تغذیه بار روی دهد. فقط تحت یک چنین شرایطی است که در UPS Double Conversion بار دچار وقفه بسیار کوتاهی در برق مصرفی خود می‌شود. اگر چه انتقال بدون وقفه به مسیر bypass در بار خروجی احساس نمی‌شود. اما بار با ولتاژ تثبیت نشده تغذیه شده و چنانچه به دلیل وجود نقص در UPS انجام این انتقال ضروری باشد و برق ورودی مسیر bypass نیز قطع باشد، آنگاه بار تغذیه خود را کاملاً از دست می‌دهد.

واکنش یک سیستم Double Conversion در برابر اضافه بار معمولا مشابه خراب شدن UPS  است، در این بار تا حذف حالت OVER LOAD همچنان در مسیر bypass باقی مانده و پس از آن به طور خودکار به خروجی اینورتر متصل می‌شود.

اگر در زمان بروز حالت OVER LOAD برق ورودی مسیر bypass  موجود نباشد برق خروجی UPS نیز قطع خواهد شد، از این رو در برخی از این سیستمها امکان تداوم وضعیت OVER LOAD به منظور استفاده از انرژی اینورتر برای مدت محدودی فراهم شده است.

با اضافه شدن bypass به سیستم سبب وجود برخی محدودیتها به شرح زیر می‌شود:

فرکانس ورودی و خروجی به طور نرمال باید یکسان باشند و شکل موج خروجی UPS با ورودی سنکرون باشند تا در هنگامی که بار به مسیر bypass منتقل می‌شود وقفه‌ای ایجاد نشود.

Delta Conversion

این ups همان که در شکل نشان داده شده است حدود 10 سال است که به بازار عرضه شده است همانطور که می‌بینیم از دو مدل تشکیل شده است.

مدل 1 دلتا اینورتر معادل 20% توان خروجی UPS که از طریق یک ترانسفورمر به ورودی برق شبکه متصل است.

مدل 2، اینور اصلی که برابر با ظرفیت کل UPS طراحی شده است و مشابه عملکرد اینورتر در نوع stand by است.

شبیه به نوع دامل کافورشن‌ها در این تکنولوژی اینورتر همیشه در تماس با بار است و وظیفه تامین توان را دارد. اگر چه دلتا اینورتر وظیفه کمک به تأمین توان را دارد. در هنگامی که در برق ورودی اختلالی پیش آید تکنولوژی رفتار بهینه تری و بهتری از خود نسبت به نوع دابل نشان می‌دهد.

یک مثال راحت برای فهمیدن راندمان انرژی در دلتا کانورشن رساندن یک جعبه از طبقه 4 به طبقه 5 است در تکنولوژی دلتا کانورشن، انرژی حمل و نقل جعبه مانند این است بسته را مستقیما از طبقه 4 به طبقه ببریم ولی در نوع دلتا همانند این است که جعبه از طبقه 4 به طبقه اول حمل شود و از آنجا به طبقه 5 رسانده شود در حقیقت در دلتا انرژی مبادله شده بین دو نقطه ابتدایی و انتهایی مبادله می‌شود و در نوع دابل ولتاژ ابتدا از AC به  DCو سپس از DC به AC تبدیل می‌شود.

دلتا اینور دو وظیفه دارد ابتدا آنکه ویژگیهای توان ورودی را کنترل می‌کند و بعد اینکه جریان ورودی را به منظور تنظیم شارژ باتری کنترل می‌کند. در قسمت‌های بعدی به تفصیل در مورد تکنولوژی دلتا کانورشن بحث خواهد شد.

کاربرد و مقایسه توپولوژیها (مقایسه، مزایا، معایب، کاربرد)

یکی از اشکالات طراحی سیستم UPS، Passive Stand by Operation این است که هر گاه ولتاژ برق مسیر by pass به آخرین حد قابل قبول برای بار برسد بار باید بلافاصله به مسیر اینورتر متصل شود.UPS باید دائماً بین bypass و اینورتر سوئیچ کند. در این حالت جدا از ایجاد وقفه در برق خروجی، به باتری آسیب وارد شده و از عمر آن کاسته می‌شود و حتی ممکن است هنگام قطع برق شهر، زمانی که UPS باید به مدت زیادی توان مورد نیاز بار را فراهم کند، باتری به اندازه کافی انرژی نداشته باشد.

زمان انتقال bypass به مسیر اینورتر ممکن است برای بارها وقفه ایجاد نماید.

ضمناً تغییرات فرکانس ورودی و منحنی ولتاژهای ناگهانی عینا از طریق مسیر bypass به بار منتقل می‌شود.

UPS نوع Passive Stand by Operation دارای ویژگیهای زیر می‌باشد:

الف – ولتاژ خروجی در طی عملکرد عادی دستگاه به صورت پیوسته تنظیم نمی‌شود.

ب – وجود 2 الی 10 میلی ثانیه وقفه در خروجی هنگام انتقال آن بین اینورتر و bypass (در هر دو جهت).

ج – قیمت بسیار پایین تر از سیستمهای Double Conversion به دلیل استفاده کمتر از قطعات و حذف یکسو کننده‌های قدرت.

د – با توجه به راندمان بالا هزینه کارکرد کمتری در مقایسه با سیستمهای Double Conversion دارد.

ه – راندمان کلی آن به این دلیل که شارژر و اینورتر دائماً تحت بار نمی‌باشد بسیار زیاد است.

و – فرکانس خروجی وابسته به فرکانس ورودی می‌باشد.

درUPS های Line interactive سعی شده با اضافه کردن سیستم تنظیم کننده ولتاژ (ترانس) در مسیر bypass عملکرد بهتری نسبت به سری Passive Stand by Operation ارائه شود.

مشابه UPS  نوع Passive Standby Operation نوع باز خود را از طریق مسیر bypass تغذیه می‌کند و بر اثر هر حادثه‌ایی که سبب قطع برق شهر شود آن را به اینورتر انتقال می‌دهد.

در بخشهای باتری شارژر و اینورتر نیزبا نوع Passive Standby Operation مشابه است اما به خاطر اضافه شدن مدار تنظیم کننده ولتاژ در مسیر bypass بار کمتر به اینورتر انتقال می‌یابد. چنین سیستمی تاثیر بیشتری در کاهش هزینه‌ها داشته و عمر مفید باتری در مقایسه با نوع Passive Standby Operation برای UPS نوع line interactive نیز صادق بوده و تنها مورد تفاوت میزان رگولاسیون دقیقتر در UPS های line interactive می‌باشد.

ب – با توجه به اینکه با شرایط یکسان در line interactive, UPS تعداد دفعات استفاده از باتری کمتر از Passive Standby Operation UPS است یعنی UPS می‌تواند برای آن قسمت ازبار که دچار مشکل شده جریان کافی را تأمین کند تا اینکه فیوز قطع کننده مدار به طور خودکار از UPS جدا کند.

تا زمانی که UPS تحت شرایط Over Load کار می‌کند اینورتر در حالت محدود کننده جریان بوده و ممکن است ولتاژ خروجی آن عمداً کاهش پیدا کند، و اگر در زمان معین اضافه بار رفع شود دستگاه به شرایط عادی باز می‌گردد.

ج – در رنج‌های توان پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

د – هارمونیک‌ها و اختلاف فاز بار را به ورودی منتقل می‌کند.

ه - معمولا به صورت تکی استفاده می‌شود و قابلیت موازی شدن ندارد.

و – فرکانس خروجی به فرکانس ورودی وابسته است.

UPS نوع Double convesion دارای ویژگیهای زیر می‌باشد.

تأمین بالاترین حد محافظت از بارهای حساس. یعنی بار همواره با ولتاژ تنظیم شده تغذیه می‌گردد.

عدم وجود وقفه در خروجی هنگام انتقال بین اینورتر و مسیر bypass.

مشکلات موجود در برق شهر به بار منتقل نمی‌شود. مشخصات ولتاژ و جریان تغذیه‌ UPS مستقل از بار است.

هزینه اولیه خرید بسیار زیاد است.

مخارج جاری زیاد، با توجه به اینکه یکسو کننده و اینورتر دائماً کار می‌کنند.

راندمان سیستم کمتر از سایر UPS ها می‌باشد.

فرکانس خروجی می‌تواند مستقل از فرکانس ورودی تنظیم شود.

امکان موازی شدن در این نوع توپولوژی وجود دراد.

در صورت عملکرد SBS و سنکرون نبودن برق ورودی وخروجی امکان اشباع ترانسفورمرهای خروجی (UPSهای ظرفیت بالا) و وختن فیوز خروجی وجود دارد.

Delta convesion UPS دارای ویژگیهای زیر است.

در توپولوژی دلتا کانورشن با توجه به ساختار آن، دیگر نیازی به تصحیح کننده ضریب توان ورودی نداریم بخاطر استفاده از پروسسورهای پیشرفته و ساختار دستگاه، تصحیح ضریب توان و حذف هارمونیک‌ها بدون استفاده از یونیت اضافی امکان پذیر است.

راندمان در این نوع از UPS بسیار بالا است به این علت که قسمت عمده توان مستقیماً به بار منتقل می‌شود.

زمان وقفه آن حداکثر منطبق با دابل کانورشن است.

امکان بکارگیری موازی آن وجود دارد.

در رنج‌های توان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این نوع ازUPS امکان تبدیل فرکانس نداریم، به عبارتی کنترلی روی فرکانس نداریم و بایستی ورودی و خروجی را سنکرون کنیم با توجه به اینکه رنج تلرانس کامپیوترهای پیشرفته 48 تا 63 هرتز است نسبت به تغییرات فرکانس، خیلی حساس نیستند و در این رنج از فرکانس عملکرد خوبی دارند.

با توجه به انحصاری بودن تولید آن توسط شرکت APC، پیش بینی می‌شود هزینه اولیه خرید آن بالا باشد.

به دلیل پیچیده بودن سیستم امکان خرابی آن بیشتر است.

با توجه به عملکرد بهینه آن، به میزان زیادی در هزینه‌های کارکرد و صرفه جویی می‌شود.

در ادامه چند شکل آورده می‌شود که مقایسه‌های از انواع توپولوژی در راندمان و توان و ... است و تفاوت بین آنها را بهتر نمایان می‌کند.

نتایج نشان می‌دهند که تنوع وسیعی از راندمان در انواع مختلف توپولوژی UPS در جدول راندمان انواع مختلف توپولوژی‌های OPS دربارهای مختلف نشان داده شده است و در سطر آخر میانگین کلی بیان شده است همانطور که می‌بینیم صرف نظر از توپولوژی UPS راندمان دربار کامل بیشتر از راندمان دربار ناقص است.

در UPS های دلتا کانورشن قابلیت تبدیل فرکانس وجود ندارد و خروجیUPS بایستی با ورودی آن سنکرون شود به دو دلیل سازندگان OPS آن را اشکال نمی‌دادند اول اینکه بارهای کامپیوترهای پیشرفته نسبت به فرکانس خیلی حساس نیستند و سوئیچ نظیر حالت در رنج فرکانس 48 تا 63 هرتز عملکرد قابل قبولی دارند. و حتی در جاهای دیگر این رنج تغییر فرکانس بیشتر می‌شود.