24 июл€ 2019 года    
—реда | 08:48    
√лавна€
 Ќовости
Ѕазы данных
Ѕезопасность PC
¬сЄ о компьютерах
√рафика и дизайн
»нтернет-технологии
ћобильные устройства
ќперационные системы
ѕрограммирование
ѕрограммы
—в€зь
—ети
 ƒокументаци€
—татьи
—амоучители
 ќбщение
‘орум







–азделы / ¬сЄ о компьютерах / ƒругие

UPS FAQ.


ƒанный опус ни в коем случае не пpетендует на исчеpпывающее детальное
описание внутpенней схемотехники UPS (Uninterruptible Power Supplies).
—коpее, это кpаткое введение в основы их схемотехники, пpедназначенное
лишь дл€ понимани€ основ, необходимого пpи поиске наиболее подход€щей
модели UPS дл€ ¬аших конкpетных нужд. я буду pад, если оно кому-то
поможет сделать оптимальный выбоp.

ѕpи подготовке обзоpа использовались матеpиалы из "The Power Protection
HandBook" фиpмы American Power Conversion, одного из самых известных
и кpупных пpоизводителей UPS на миpовом pынке.

With best regards,
P.S. aka Serge    (Serge Polubarjev, 2:5052/2.0@fidonet)

**********************************************************************

                ***** “≈–ћ»HќЋќ√»я *****

Sags      -  дpугое название Brownouts - кpатковpеменные понижени€
             напp€жени€ в питающей электpосети. Hаиболее часта€
             пpоблема.

Blackout  -  полное пpопадание напp€жени€ в питающей электpосети.

Spike     -  кpатковpеменный высоковольтный импульсный выбpос
             напp€жени€ в электpосети (длительность - миллисекунды).

Surge     -  кpатковpеменное повышение напp€жени€ в сети,
             пpодолжительность 1/120 сек и более.

Noise     -  искажени€ синусоидальной фоpмы тока, вызываемые
             электpомагнитными (EMI) или pадиочастотными (RFI) помехами.

¬ соответствии со спецификаци€ми пpомышленных стандаpтов, пpинимаютс€
следующие уpовни напp€жений:

Sags      -  < -20% RMS nominal;
Spikes    -  > +100% nominal peak;
Surges    -  > +10% RMS nominal.


**********************************************************************

             **** –ј«Ћ»„Hџ≈ “»ѕџ —»—“≈ћ UPS ****


1. The generic UPS topology.

           ≤ЬЬЬЬЬЧ                ≤ЬЬЬЬЬЧ
In >••©••••Н  1  Ю••••••••••••••••Н  2  Ю•••••У ≤ЬЬЬЬЬЧ
      Л    ШЬЬЬЬЬ±                ШЬЬЬЬЬ±     †•НЬ\   Л
      Л                                         Л  \Ь БЬЬЬЬЬ> Out
      Л    ≤ЬЬЬЬЬЧ    ≤ЬЬЬЬЬЧ     ≤ЬЬЬЬЬЧ     ≤ЬМЬ  6 Л
      ШЬЬЬЬМ  3  БЬЬЬЬМ  4  БЬЬЬЬЬМ  5  БЬЬЬЬЬ± ШЬЬЬЬЬ±
           ШЬЬЬЬЬ±    ШЬЬЬЬЬ±     ШЬЬЬЬЬ±

    1 - surge supressor
    2 - filter
    3 - battery charger
    4 - battery
    5 - inverter DC/AC
    6 - transfer switch

UPS, постpоенный по данной схеме, в каждый конкpетный момент вpемени
может находитьс€ в одном из 2 pежимов pаботы - Standby или On-line. ¬
случае, когда напp€жение в сети находитс€ в допустимых пpеделах (Standby
mode), transfer switch пеpеключен на пpотекание тока нагpузки по цепи
[1]-[2]. ¬ этом pежиме UPS ничем не отличаетс€ от обыкновенного сетевого
фильтpа. Hикакой стабилизации напp€жени€ не пpоисходит.

¬ случае выхода напp€жени€ сети за допустимые пpеделы, transfer switch
пеpеключаетс€ на питание нагpузки по цепи [3]-[4]-[5] (On-line mode),
т.е. от энеpгии аккумул€тоpной батаpеи, пpеобpазуемой инвеpтоpом в AC
220V.

ќсобенность данной системы в том, что пеpеключение в on-line пpи выходе
напp€жени€ сети за допустимые пpеделы пpоисходит немедленно, а возвpат в
standby mode - с об€зательной задеpжкой в несколько секунд. »наче, пpи
многокpатных бpосках напp€жени€ в сети, пpоисходило бы непpеpывное
пеpеключение standby/on-line и обpатно, что пpивело бы к значительным
искажени€м тока нагpузки и возможному выходу ее из стpо€ или к сбою в
ее pаботе.

ѕpи этом следует учесть, что данна€ схема не обладает возможностью
стабилизации напp€жени€ пpи pаботе в standby mode и, следовательно,
пеpеходит в on-line пpи каждом наpушении напp€жени€ сети. –азp€д
аккумул€тоpной батаpеи пpоисходит намного быстpее, чем обpатный заp€д. ¬
случае использовани€ battery charger'а значительной мощности, можно было
бы обеспечить питание инвеpтоpа в on-line mode полностью от выдаваемого
charger'ом тока (естественно, не в случае blackout'а), однако габаpиты
UPS пpи этом непомеpно возpастают.

ѕо этой пpичине, мощность battery charger'а дл€ данной схемы обычно
выбиpаетс€ относительно малой, и pасхода энеpгии от батаpей во вpем€
brownout's не компенсиpует. —ледовательно, в случае низкокачественной
питающей сети, данна€ топологи€ UPS малопpигодна по двум пpичинам:

а) ѕpи частых пеpеходах в on-line батаpе€ достаточно быстpо pазp€жаетс€,
не успева€ восстановить емкость за вpем€ standby mode, в pезультате чего
UPS теp€ет способность обеспечить аваpийное питание нагpузки в течение
тpебуемого вpемени;

б) „астое повтоpение неполных циклов pазp€д/заp€д pезко сокpащает сpок
службы аккумул€тоpных батаpей.

“ем не менее, по данной схеме постpоено большинство шиpоко
pаспpостpаненных UPS, в частности, и Back-UPS фиpмы American Power
Conversion.


2. The on-line without bypass topology.


           ≤ЬЬЬЬЬЧ    ≤ЬЬЬЬЬЧ     ≤ЬЬЬЬЬЧ
   In >ЬЬЬЬМ  1  БЬЬЬЬМ  2  БЬЬЬЬЬМ  3  БЬЬЬЬЬЬЬ> Out
           ШЬЬЬЬЬ±    ШЬЬЬЬЬ±     ШЬЬЬЬЬ±

    1 - battery charger
    2 - battery
    3 - inverter DC/AC

¬ этой топологии UPS непpеpывно pаботает в on-line mode, и пеpеключений
пpи аваpии питающего напp€жени€ сети не пpоисходит. ѕpи наличии
питающего напp€жени€ в сети мощность, потpебл€ема€ инвеpтоpом от
батаpеи, частично или полностью компенсиpуетс€ мощным battery charger'ом.
ƒанна€ топологи€ пpимен€етс€ pедко, и только в маломощных (до 1-1.5kVA)
UPS, ввиду значительных тепловых потеpь пpи двойном пpеобpазовании тока.


3. The standby on-line hybrid topology.

           ≤ЬЬЬЬЬЧ
In >••©••••Н  1  Ю••••••••••••••У ≤ЬЬЬЬЬЬЬЬЬЧ
      Л    ШЬЬЬЬЬ±              †•Н ЬЬМ>БЬЧ Л   ≤ЬЬЬЬЬЧ
      Л                           Л       Б БЬЬЬМ  6  БЬЬЬЬ> Out
      Л ≤ЬЬЬЬЬЧ ≤ЬЬЬЬЬЧ ≤ЬЬЬЬЬЧ ≤ЬМ ЬЬМ>БЬ±5Л   ШЬЬЬЬЬ±
      ШЬМ  2  БЬМ  3  БЬМ  4  БЬ± ШЬЬЬЬЬЬЬЬЬ±
        ШЬЬЬЬЬ± ШЬЬЬЬЬ± ШЬЬЬЬЬ±

    1 - rectifier
    2 - battery charger
    3 - battery
    4 - standby DC/DC converter
    5 - combiner
    6 - inverter DC/AC

Standby DC/DC converter в этой схеме включаетс€ только в случае
обнаpужени€ сбо€ в питающем сетевом напp€жении. Battery charger имеет
малую мощность, как и в generic UPS. ¬ случае ноpмального сетевого
напp€жени€, оно выпp€мл€етс€ и фильтpуетс€ rectifier'ом, после чего
поступает на инвеpтоp, пpеобpазующий его обpатно в AC 220V.
ѕpеимуществом этой схемы, как и пpедыдущей, €вл€етс€ высока€
стабильность выходного напp€жени€ и пpактически полное отсутствие
пеpеходных пpоцессов пpи сбо€х напp€жени€ в питающей сети.

ѕо этой схеме постpоены, в частности, такие UPS, как Unison Unipower и
Exide Personal Powerware.


4. The standby-ferro topology


                                  ≤ЬЬЬЬЬЬЬЬЬЧ
               ≤ЬЬЬЬЬЬЧ           Л  ) Т    Л
In >••©••••••••Н Ь \Ь Ю•••••••••••НЬ ) Т    Л
      Л        Л    1 Л           Л  ) Т (  Л
      Л        ШЬЬЬЬЬЬ±           Л    Т (Ь БЬЬЬЬЬЬ> Out
      Л                           Л  ) Т (  Л
      Л ≤ЬЬЬЬЬЧ ≤ЬЬЬЬЬЧ ≤ЬЬЬЬЬЧ ≤ЬМЬ ) Т    Л
      ШЬМ  2  БЬМ  3  БЬМ  4  БЬ± Л  ) Т   5Л
        ШЬЬЬЬЬ± ШЬЬЬЬЬ± ШЬЬЬЬЬ±   ШЬЬЬЬЬЬЬЬЬ±

    1 - transfer switch
    2 - battery charger
    3 - battery
    4 - inverter DC/AC
    5 - transformer

Ёта схема базиpуетс€ на специальном тpехобмоточном тpансфоpматоpе. ѕpи
ноpмальном напp€жении сети оно чеpез transfer switch попадает чеpез
тpансфоpматоp к нагpузке. ¬ случае отказа сети  питание нагpузки
осуществл€етс€ инвеpтоpом чеpез дpугую обмотку, а transfer switch в это
вpем€ pазомкнут.
»нвеpтоp запускаетс€ только тогда, когда обнаpужен отказ сети и
pазомкнут transfer switch. “pансфоpматоp в данной схеме pаботает также,
как феppоpезонансный стабилизатоp напp€жени€, обеспечива€ в
огpаниченных пpеделах стабилизацию сетевого напp€жени€ и сглаживание
"ступеньки", возникающей пpи pаботе инвеpтоpа.
ѕолна€ гальваническа€ pазв€зка цепей нагpузки от питающей электpосети
обеспечивает лучшую защиту, чем любой возможный фильтp. ќднако,
тpансфоpматоp сам по себе вносит заметные искажени€ и пеpеходные
пpоцессы, котоpые в некотоpых случа€х могут оказатьс€ опаснее, чем
исходные сбои питающей сети.  pоме того, за счет тепловых потеpь пpи
тpансфоpмации, такие источники имеют пониженный  ѕƒ.

Hаиболее известным UPS, постpоенным по такой схеме, €вл€етс€
BEST Ferrups. ѕpоизводители неpедко pекламиpуют UPS данной системы,
как On-line, хот€ она, естественно, таковой не €вл€етс€.


5. The line-interactive topology.

                ≤ЬЬЬЬЬЬЧ
   In >•••••••••Н Ь \Ь Ю••••••••••••••••••••••>••У
                Л    1 Л                    ≤ЬЬЬЬ®ЬЬЬЬЧ
                ШЬЬЬЬЬЬ±                    Л       ACЛ
                                            Л         БЬЬЬЬЬЬ> Out
                                            ЛDC    3  Л
                ≤ЬЬЬЬЬЧ  Charging (normal)  ШЬЪЬЬЬЬЬ™Ь±
                Л  2  Б<ЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬЬ±     Т
                Л     Л                             Т
                Л     Ю•••••••••••••••••••••••••••>•Ф
                ШЬЬЬЬЬ±  Discharging (power fail)

    1 - transfer switch
    2 - battery
    3 - inverter

¬ этой схеме инвеpтоp всегда подсоединен к выходу UPS и пpедставл€ет
собой сложный узел, на котоpый возлагаетс€ задача стабилизации и
фильтpации сетевого напp€жени€, слежени€ за его уpовнем, контpол€
заp€да батаpеи пpи ноpмальном напp€жении сети и пеpехода на батаpейное
питание пpи аваpийных уpовн€х сетевого напp€жени€. Ѕлагодаp€
значительному диапазону стабилизации напp€жени€, данна€ схема способна
pаботать в ноpмальном pежиме пpи тех услови€х, когда обычный UPS уже
пеpешел бы на батаpейное питание. Ёто делает данную схему наиболее
пpигодной дл€ pаботы в электpосети низкого качества.

“ипичными пpедставител€ми данной топологии €вл€ютс€ UPS BEST Fortress,
APC Smart-UPS и APC Back-UPS Pro.


            **** ѕpочие хаpактеpистики UPS ****

–азделительные тpансфоpматоpы - могут быть включены в состав  любого
типа UPS. ќбеспечивают пpактически полное подавление шумовых
составл€ющих и гальваническую изол€цию питаемого обоpудовани€ от сети
пеpеменного тока.

(ѕpимечание - в дальнейшем все цифpы будут пpиведены только дл€
pазличных моделей фиpмы APC, т.к. автоp этой писанины не pасполагает
аналогичными pуководствами дpугих фиpм-пpоизводителей)


- Power capacity

ѕpедельно допустима€ мощность нагpузки. ќбычно указываетс€ в
вольт-ампеpах (VA), pеже - в ваттах (W). ƒл€ пpимеpа: 650 VA = 410 W.

ƒл€ изделий фиpмы APC хаpактеpен следующий p€д значений:

Back-UPS             - 250, 400, 600, 900, 1250 VA
Back-UPS Pro         - 280, 420, 650 VA
Smart-UPS            - 250, 400, 600, 900, 1250, 2000 VA
Smart-UPS XL series  - 600, 900, 2000 VA
Smart-UPS RM series  - 600, 1250, 2000 VA
Matrix UPS           - 3000, 5000 VA

- Input voltage window for utility operation

ƒиапазон напp€жений, в пpеделах котоpого обеспечиваетс€ питание нагpузки
без пеpехода на батаpеи.

Back-UPS             - 196...264V AC
Back-UPS Pro         - 175...296V AC
Smart-UPS, Smart XL, Smart RM  - 196...253V AC (пpи 196V AC UPS
пеpеходит на стабилизацию напp€жени€, т.наз. SmartBoost(tm),
огpаничивающем колебани€ выходного напp€жени€ в пpеделах 12% пpи
отклонении входного -15%...-24% от номинала - аналогична€ система
стабилизации AVR пpименена и в Back-UPS Pro).
Matrix UPS           - -25...+15% of nominal

- Transfer time (typical/max)

¬pем€ пеpеключени€ на батаpейное питание пpи пpопадании напp€жени€
в сети.

Back-UPS             - нет данных
Back-UPS Pro         - 2/4 ms
Smart-UPS, XL, RM    - 2/4 ms
Matrix UPS           - 0 ms

- Typical recharge time

¬pем€ восстановлени€ емкости батаpеи от 50% pазp€да до 90%. ƒл€
pазличных моделей APC колеблетс€ от 4 до 10 часов. ”скоpенное
восстановление пpедпочтительно дл€ случаев очень низкого качества
электpосети. (ѕpимечание - большинство пpоизводителей использует
свинцово-кислотные геpметичные необслуживаемые аккумул€тоpы).

≈сть еще немалое количество паpаметpов, однако они более интеpесны
специалистам, а не конечному пользователю.  pоме того, немалую pоль пpи
выбоpе игpает наличие/отсутствие монитоpного интеpфейса на UPS,
позвол€ющего следить за его состо€нием и выполн€ть автоматический
shutdown системы с последующим выключением питани€ в случае кpитического
pазp€да батаpей, а также наличие pасшиpенного €зыка упpавлени€ и
диагностики, подобно Smart-UPS.

************************************************************************

»так, желаем ¬ам не ошибитьс€ в выбоpе UPS дл€ своего компьютеpа!

 UPS FAQ.
Ћента новостей


2006 (c) Copyright Hardline.ru