Ибп двойного преобразования что это

Правильные критерии выбора ИБП с двойным преобразованием

Среди различных моделей источников аварийного питания самым инновационным может считаться ИБП с двойным преобразованием напряжения. Благодаря оригинальным техническим решениям, параметры такого прибора могут считаться лучшими в данном классе устройств. Такие источники питания с успехом применяются для электроснабжения различных электронных устройств и бытовой техники.

Содержание:

Принцип работы

Источник питания, выполненный по схеме с двойным преобразованием напряжения, в корне отличается от традиционных источников питания. Если у обычных источников питания основным элементом является автотрансформатор, то в ИБП двойного преобразования он отсутствует. Переменное напряжение сети поступает на фильтр, где происходит сглаживание выбросов и подавление высокочастотных импульсных помех.

После фильтра происходит выпрямление напряжения мощными диодами, при этом часть его поступает на блок заряда аккумуляторов. Постоянное напряжение поступает на вход инвертора, где происходит преобразование постоянного напряжения снова в переменное.

Инверторный блок питания еще называется он-лайн (on-line), поскольку аккумулятор, который должен обеспечивать питание нагрузки при отключении основной сети, постоянно подключен к линии, то есть к потребителю. В случае отключения сети переход на аварийное питание происходит мгновенно.

Блоки резервного питания с двойным преобразованием напряжения могут использоваться на производстве и в быту. Хорошие технические характеристики позволяют использовать такие устройства для питания техники, которая очень критична к качеству напряжения. К ним относятся многие бытовые приборы с электродвигателем, включая циркуляционные насосы системы теплоснабжения и водоснабжения.

Конструкция и особенности

Такой источник питания полностью выполнен на электронных компонентах и в нём отсутствуют механические и электромеханические узлы. Этим обеспечивается высокая надёжность устройства и длительный срок его эксплуатации.

ИБП с двойным преобразованием напряжения состоит из следующих элементов:

В ИБП с двойным преобразованием напряжения имеется система «байпас» или обход. Работа её заключается в следующем. Если напряжение сети соответствует требованиям, необходимым для корректного питания потребителей, «байпас» подаёт напряжение сети на нагрузку напрямую, минуя все электронные компоненты за исключением сетевого фильтра. При отклонении напряжения сети от номинала свыше определённого предела происходит подключение стабилизатора, и питание потребителя начинает осуществляться через блок.

Преимущества и недостатки ИБП двойного преобразования

Как любое устройство, источник питания двойного преобразования или онлайн ИБП, имеет не только положительные, но и негативные качества.

К достоинствам такого источника питания можно отнести следующие:

Поскольку аккумулятор постоянно подключен к инвертору, преобразующему постоянное напряжение в переменное, время переключения на резервное питание практически равно нулю. Это важно для питания некоторых электронных устройств. Например, компьютер даже в процессе небольшой задержки при переходе на аккумулятор может уйти в перезагрузку, что может стать причиной потери данных.

Выходное напряжение в ИБП двойного преобразования имеет идеальную синусоидальную форму, что очень важно для питания асинхронных электродвигателей и некоторой бытовой техники. Схемные технические решения, применяемые в таком источнике питания, позволяют корректировать напряжение и частоту на выходе.

Недостатки ИБП двойного преобразования менее существенны:

Технические характеристики устройства и критерии выбора

ИБП с двойным преобразованием напряжения имеет ряд технических параметров, которые определяются конструкцией данного устройства. Эти характеристики свойственны всем источникам резервного питания, но могут заметно отличаться.

Основные параметры ИБП:

В паспорте мощность ИБП может указываться в ваттах (W) или в вольт-амперах (V/A). Она определяет допустимую мощность нагрузки, которую можно подключить к этому блоку.

Обычно в источник резервного электропитания установлен штатный аккумулятор, который может иметь различную ёмкость. От этой величины зависит время работы устройства при отключенном напряжении сети.

Большинство ИБП такого типа допускают подключение внешних аккумуляторных батарей, при этом в паспорте на ИБП указывается ток заряда.

Основным отличием онлайн ИБП с двойным преобразованием напряжения от других источников питания является синусоидальная форма тока, которая является важной для питания большинства устройств.

В случае пропадания напряжения сети любому источнику резервного питания требуется какое-то время для переключения на аккумулятор. Это не относится к он-лайн источнику, так как аккумулятор постоянно подключен к шине питания.

Каждый ИБП может работать только в определённом диапазоне напряжения сети. Слишком маленькое напряжение сети будет недостаточным для работы импульсного преобразователя напряжения, а слишком высокое напряжение может вывести устройство из строя. Поэтому все ИБП оборудованы схемами защиты, как от больших перепадов напряжения, так и от перегрузки по выходу.

Дополнительными критериями выбора on-line ИБП с двойным преобразованием могут служить следующие характеристики устройства:

Кроме светодиодных индикаторов «сеть», «резерв», «перегрузка», ИБП может быть оборудован дисплеем, на который выводятся основные параметры: напряжение на входе, напряжения на выходе и частота.

Конструкция блоков резервного питания допускает их установку на стене или в специальной стойке. Мощные блоки питания могут иметь напольную конструкцию. Стоимость устройства определяется компанией-производителем, схемотехникой и техническими параметрами.

Источник

Основные типы ИБП по принципу их построения, степени защиты оборудования и сферам применения

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

1. Оффлайн ИБП

Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) — это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.

Применение: для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.

Схема ИБП с технологией оффлайн

2. Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные (line interactive) — это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне — без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.

Применение: для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.

Схема линейно-интерактивного ИБП

3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП

Двойного преобразования (онлайн, online) — это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды — входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.

Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.

Источник

Обзор преимуществ и недостатков ИБП двойного преобразования

ИБП двойного преобразования напряжения — это аварийный источник высококачественного и бесперебойного питания электротехнических приборов бытового и промышленного назначения. В отличие от других средств аналогичного назначения, имеет уникальные технические параметры, позволяющие ИБП быть незаменимым. Вместе с тем, некоторые
технические характеристики устройства уступают другим ИБП.

Основное отличие ИБП двойного преобразования от всех аналогичных приборов в том, что он формирует на выходе высококачественное переменное напряжение вне зависимости от качества переменного напряжения на входе. Если на входе нестабильное напряжение от внешней электросети, то его можно поднять до приемлемого уровня стабилизатором напряжения. Но некачественное напряжение от генератора исправить практически невозможно. Ниже кратко описано каким образом ИБП двойного преобразования делает качественное электрическое напряжение.

Принцип работы ИБП двойного преобразования

Переменное напряжение сети подается вначале на сетевой фильтр, который сглаживает электромагнитные помехи (за счет снижения и ограничения высокочастотных гармоник). Далее диодный мост преобразуют переменный ток в постоянный, часть которого подается на аккумуляторный блок (если это требуется), а часть на инвертор. Инвертор, в свою очередь, снова преобразует ток в переменный и подает на электроприбор.

Как видите, ИБП двойного преобразования отличается от обычного стабилизатора отсутствием автотрансформатора. А отличие от обычного ИБП в том, что внешнее напряжение всегда преобразуется, а не просто транслируется к потребителям.

ИБП двойного преобразования имеет в быту обозначение «онлайн», т. к. при отключении напряжения в сети, обеспечивает непрерывное, мгновенное, без задержек и провалов питание защищенных потребителей за счет энергии в аккумуляторах.

Наличие источника бесперебойного питания критически важно для функционирования многих видов электрических приборов и техники: котлов отопления и теплоснабжения, повышающих и циркуляционных насосов, насосов водоснабжения, промышленной и бытовой вычислительной техники и др. Поэтому «on-line»-ИБП повсеместно используются в промышленных нуждах, а в данный момент и для бытовых потребителей.

Устройство ИБП двойного преобразования

ИБП с двойным преобразованием — полностью электрический прибор. В нем нет деталей, подверженных механическому износу. Поэтому устройство обладает длительным сроком бесперебойной эксплуатации.

Достоинства и недостатки ИБП

· наличии схемы двойного преобразования, совмещенной с аккумуляторами, которые позволяют все время подавать на электроприборы высококачественное стабильное напряжение как при наличии, так и при отсутствии сети.

· переключение на аккумуляторы происходит мгновенно, позволяя исключить малейшие перебои в питании. Это преимущество делает необходимым использование устройства для запитывания чувствительных к скачкам напряжения приборов. При этом выходное напряжение не имеет электромагнитных помех.

· функции ИБП позволяют регулировать уровень и частоту выходного напряжение переменного тока.

· главным достоинством «онлайн» ИБП с двойным преобразованием напряжения является синусоидальная форма тока, которая важна для бесперебойной работы многих устройств.

· за счет усложненной, в сравнении с другими видами источников бесперебойного питания, схемы прибор имеет высокие показатели тепловыделения, шума вентиляторов, стоимости, при относительно низком КПД.

· стоимость устройства обуславливается дорогостоящими деталями.

· за счет двойного преобразования снижается коэффициент полезного действия до 90-94%.

· для повышения теплоотдачи на транзисторный блок установлен теплоотводящий радиатор с вентилятором. В зависимости от мощности, вентиляторов может быть больше чем один.

Характеристики ИБП двойного преобразования

Все источники резервного питания с двойным преобразованиям напряжения имеют примерно идентичные базовые сравнительные характеристики. Они влияют на параметры выбора устройства для конкретных необходимых целей.

— другие параметры являются субъективными или потребительскими: наличие или отсутствие дисплея контроллера, внешний вид, способ и варианты размещения, шумность, цена.

— дисплей прибора несет функцию отображения информации: входное и выходное напряжение, частота тока и др.

— в зависимости от области применения и мощности, вариант размещения может быть напольным, настенным или в специальной конструкционной стойке.

— цена зависит от производителя, поставщика, используемых схем, их качества и технических параметров.

Источник

Как выбрать источник бесперебойного питания

Сколь бы надежен не был ваш поставщик электропитания, броски напряжения иногда случаются на любых линиях. Каждый пользователь ПК хоть раз, да сталкивался с внезапной перезагрузкой или отключением компьютера из-за неполадок на питающей линии. И компьютеры – не единственный вид техники, требующий бесперебойного электропитания.

Продолжительное отключение электропитания может привести к заморозке системы отопления частного дома. ИБП с подключаемыми аккумуляторами способен «продержать на плаву» циркуляционный насос и электронику котла в течение нескольких часов, и стоить такой ИБП будет намного дешевле, чем генератор с автозапуском.

Роутер, подключенный к ИБП, позволит оставаться «онлайн» и при отсутствии электропитания. Потребляет роутер совсем немного и емкости аккумулятора даже недорогого «бесперебойника» хватит на пару-тройку часов его работы.

Серверам и внешним дисковым накопителям бесперебойное питание совершенно необходимо – внезапное отключение электричества может привести к потере данных.

И вообще, наличия ИБП требует любая автоматика, сбой в работе которой может привести к серьезным последствиям – медицинское и технологическое оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации и т.д. Но параметры электропитания у разных видов техники разные, поэтому и ИБП для них потребуется с различными характеристиками.

Характеристики источников бесперебойного питания.

Вид устройства.

Резервный ИБП имеет наиболее простую конструкцию. Электроника источника следит за уровнем входного напряжения, и, при его выходе за установленные рамки (обычно +10% от номинала), переключается на питание от аккумулятора.

Кроме того, переключение на аккумулятор занимает некоторое время, что может быть критичным для некоторых видов техники. Например, для импульсных блоков питания с активным корректором мощности (APFC), которым оснащено большинство таких БП мощностью более 400 Вт. При подборе ИБП для компьютеров, специальной аппаратуры, аудио- и видеотехники с подобными блоками питания следует оставлять большой запас по мощности, либо выбирать ИБП другого вида.

Линейно-интерактивный ИБП, фактически, состоит из резервного ИБП и стабилизатора. При наличии в сети пониженного или повышенного напряжения, автоматический регулятор напряжения (AVR) стабилизирует его, а на аккумулятор ИБП переключается только при настолько большом отклонении напряжения от нормального, что стабилизировать его уже невозможно.

Линейно-интерактивные ИБП немного дороже резервных, но для бытового применения именно этот вид является оптимальным. Единственный случай, когда ему следует предпочесть резервный – когда в вашей сети стабильно пониженное напряжение, подходящее, однако, для защищаемого электроприбора. Резервный ИБП просто пропустит это напряжение в компьютер, а линейно-интерактивный будет его повышать до нормального. Но продолжительная работа в таком режиме может сильно сократить ресурс AVR (особенно на недорогих «бесперебойниках»).

Недостаток, связанный с кратковременным отсутствием питания во время переключения на аккумулятор у линейно-интерактивных ИБП также присутствует.

Устройства с двойным преобразованием (on-line) обеспечивают наилучшее качество электропитания. У ИБП этого вида аккумулятор подключен к цепи питания постоянно, поэтому провалы напряжения в момент перехода на автономное питание отсутствуют. Входной ток выпрямляется, его напряжение понижается до напряжения аккумулятора, после чего инвертор преобразует его в переменный 230 В /50 Гц.

Такие ИБП стоят заметно дороже остальных видов, зато выдают стабильную частоту, напряжение и форму синусоиды при любых помехах на входной линии питания.

Выходная мощность (ВА) стабилизатора определяет максимальную суммарную полную мощность подключенных к нему электроприборов. Однако следует иметь в виду, что приведенное в паспорте на электроприбор значение в Ваттах – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.

Многие подключаемые к ИБП электроприборы создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку, и полная выходная мощность ИБП должна подбираться с её учётом. Для определения полной мощности электроприбора следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:

Поскольку чаще всего ИБП используется для защиты ПК, часто возникает вопрос: какую мощность имеет компьютер? Самый точный способ определения мощности – расчет на основе замера потребляемого им тока. Проще и безопаснее всего это сделать с помощью токовых клещей и самодельного удлинителя с раздельными проводниками.

Измерение тока с помощью мультиметра связано с опасностью поражения электрическим током и делать это, не обладая соответствующими навыками, небезопасно.

Измерение следует производить, дав на процессор и видеокарту максимальную нагрузку – это можно сделать с помощью требовательной к ресурсам игры или с помощью специальных программ (например, OCCT в режиме power supply). Измеренное значение умножается на величину напряжения в сети – это и будет искомая полная мощность (ВА) компьютера.

Простой, но грубый способ – взять максимальную мощность блока питания (в Ваттах), обычно приведенную на корпусе БП и поделить на коэффициент мощности. Реальная мощность компьютера, скорее всего, будет ниже, но уж точно не выше.

К примеру, для защиты компьютера с блоком питания без PFC мощностью 300 Вт и монитором мощностью 50 Вт потребуется ИБП с входной мощностью (ВА) 300/0,65+50/0,8 = 524 ВА. Поскольку реальная мощность системного блока, скорее всего, ниже 300 Вт, ИБП на 500 ВА могло бы и хватить для этого компьютера. Однако с учетом того, что пусковые токи (неизбежные при переключении на аккумулятор) могут превышать номинальные вдвое, выбор ИБП на 750 или 1000 ВА представляется более оправданным.

Следует также отметить, что недорогие ИБП часто характеризуются слабой перегрузочной способностью и не могут выдерживать высокие токи даже очень непродолжительное время (менее 100 мс). Поэтому при покупке недорогого ИБП необходимо следить, чтобы пиковая мощность нагрузки не превышала выходную мощность «бесперебойника».

Если определение полной выходной мощности (ВА) представляется слишком сложным, можно подобрать ИБП по активной выходной мощности (Вт) – обычно этот параметр тоже приводится в паспорте ИБП.

Однако большинство производителей при указании активной выходной мощности ориентируются на cos(φ) = 0,6-0,7, подходящий только при использовании ИБП для защиты компьютеров с блоками питания без PFC.

Коэффициент мощности многой другой техники выше, и, подбирая ИБП по активной мощности в ваттах, вы рискуете переплатить, выбрав ИБП более мощный, чем вам действительно необходимо.

Тип формы напряжения может быть важен для некоторых видов техники. В электродвигателях, трансформаторах, катушках индуктивности «ступенчатая» форма питающего тока приводит к дополнительным нагрузкам – это может проявляться изменением звука работы, увеличенным нагревом обмоток и ускоренным износом. Проблемы могут возникнуть с некоторыми моделями аудио- и видеотехники, измерительными приборами и медицинской техникой.

Импульсные блоки питания к форме напряжения невосприимчивы – ступенчатая аппроксимация синусоиды подходит для любых компьютеров. Проблемы, возникающие на современных блоках питания с активным корректором мощности (APFC) чаще всего связаны не с формой сигнала, а с недостатком запаса по мощности и низкой перегрузочной способностью ИБП. При переключении на аккумулятор и падении входного напряжения, APFC резко увеличивает потребляемый ток, при этом нарастание потребления происходит так быстро, что ИБП часто отключается защитным автоматом (токовым реле), при том, что контроллер даже не успевает «заметить» перегрузку.

Однако, некоторые блоки питания с APFC плохо работают при ступенчатой синусоиде – корректор успевает среагировать на горизонтальную «ступеньку» как на пониженное напряжение, увеличивает ток потребления и перегружает ИБП, приводя к срабатыванию его защиты и отключению. И, хотя многие БП с APFC прекрасно «уживаются» со ступенчатой синусоидой, чтобы не оказаться в ситуации, когда ПК откажется работать с «бесперебойником», следует либо убедиться в их совместимости перед покупкой, либо выбирать ИБП подороже: с «чистой» синусоидой и запасом по мощности, либо ориентироваться на устройство с двойным преобразованием. В последнем случае чрезмерный запас по мощности не нужен, а синусоида у таких устройств и так «чистая».

Тип выходных разъемов питания на современных ИБП может быть различным. Старые ИБП все имели выходные разъемы стандарта IEC 320 C13 («компьютерные») для подключения питающих кабелей системного блока и монитора.

Некоторые специализированные ИБП, предназначенные для создания линий бесперебойного электропитания, оснащаются клеммами для удобства прямого подключения линейных проводов.

Удобно, если ИБП имеет какой-нибудь интерфейс, по которому он может «сообщить» работающему на ПК приложению о пропадании напряжения. Это позволит сохранить все открытые документы, записать на диск данные из буфера и корректно завершить работу компьютера в автоматическом режиме, даже если оператора поблизости нет. Особенно это важно для серверов: сбой сервера – вещь неприятная, но она может стать еще неприятнее, если «испортятся» хранящиеся на нём данные из-за некорректного завершения работы. ИБП с интерфейсом USB или RS-232 подключается интерфейсным кабелем непосредственно к защищаемому компьютеру, на котором должно быть запущено соответствующее ПО.

Функция «холодного старта» позволяет осуществить запуск подключенных к ИБП электроприборов при отсутствии питающего напряжения. Холодный старт позволяет использовать ИБП как автономный источник питания для маломощной нагрузки.

Время автономной работы зависит от емкости установленных аккумуляторов и суммарной мощности подключенных потребителей. Производителем обычно указывается продолжительность автономной работы при определенной мощности нагрузки. Но зачастую мощность нагрузки сильно отличается от приведенной производителем. В этом случае следует иметь в виду, что емкость аккумулятора сильно зависит от тока разряда. При быстрой разрядке (5-10 минут) аккумулятор выдает всего 20-30% от номинальной емкости.

Так, если производителем приводится время автономной нагрузки в 5 минут при нагрузке 200 Вт, то при вдесятеро меньшей нагрузке (20 Вт) время автономной работы будет не 50 минут, а около двух часов, потому что емкость при разряде такой продолжительности будет примерно вдвое больше. Максимальная (100%) емкость аккумуляторной батареи достигается при продолжительности разряда в 20 часов и более, это следует учитывать, если предполагается длительная работа оборудования от ИБП.

«Бесперебойники», рассчитанные на продолжительную автономную работу, часто имеют возможность подключения дополнительных батарей. Это позволяет набрать емкость, необходимую для поддержания работы потребителей в течение необходимого времени.

Варианты выбора источников бесперебойного питания.

Для защиты от кратковременных падений напряжения маломощных потребителей (роутеров, модемов, точек доступа) предназначены ИБП с «евророзетками» мощностью до 400 ВА.

ИБП мощностью 500-1000 ВА сможет «поддержать на плаву» простой офисный компьютер в течение времени, достаточного для сохранения всех открытых документов.

ИБП с «холодным стартом» способен обеспечить автономное питание электроприборов в условиях полного отсутствия питающей сети.

Если вам важно стабильное электропитание на выходе «бесперебойника» по минимальной цене, выбирайте среди линейно-интерактивных ИБП.

ИБП с двойным преобразованием гарантируют высокое качество питающего напряжения и обеспечивают полное отсутствие переходных процессов при пропадании внешнего питания.

Источник