UPS-typen en hoe ze werken: een uitgebreid overzicht

Schematische structuur van een Voltage Independent UPS (USV VI)

“Online”, “Dubbele conversie”, “Continue werking” of “Dubbele conversie”

Klasse 1: VFI (Voltage en Frequency Inafhankelijk van netvoeding, spanning en frequentie onafhankelijk van net)

Bij een UPS van deze categorie wordt de ingang rechtstreeks naar een gelijkrichter (GR) geleid, die de batterijen voedt. De uitgang wordt uitsluitend gevoed door een omvormer (WR), die bij normaal bedrijf, d.w.z. wanneer er netspanning op de UPS-ingang aanwezig is, de benodigde energie uit de gelijkrichter haalt en bij een netuitval via het batterijsysteem (accu's) wordt gevoed.

In ieder geval wordt – ongeacht de kwaliteit van de ingangsspanning – de wisselspanning aan de uitgang opgewekt uit de gelijkspanning van de zogenaamde tussenkring via een nageschakelde omvormer. Om de leveringszekerheid te vergroten, beschikt een VFI UPS over een zogenaamd bypass-circuit, dat parallel aan de gelijkrichter/omvormercombinatie wordt geschakeld. Bij overbelasting aan de UPS-uitgang of bij een interne fout in de gelijkrichter-/omvormertak wordt de aangesloten verbruiker “zonder onderbreking” naar deze bypasstak geschakeld en blijft zo gevoed. Omdat gelijkrichters en omvormers continu met de volle bedrijfsstroom worden belast, moeten ze van bijzonder hoge kwaliteit zijn. Dit type constructie is dan ook het duurst. Bovendien treden er verliezen op in zowel de gelijkstroom- als de wisselstroomrichting, waardoor het rendement afneemt.

In de productbeschrijvingen van UPS-systemen wordt doorgaans de efficiëntie bij volledige belasting aangegeven. Omdat de meeste UPS-systemen echter niet op volledige capaciteit worden gebruikt, zijn de doorgaans lagere efficiënties bij gedeeltelijke belasting van cruciaal belang voor de juiste berekening van het stroomverbruik en de kosten. Een rendement van meer dan 95% bij volledige belasting kan tegenwoordig als standaard worden beschouwd voor een VFI UPS.

Naast bescherming tegen de gevolgen van stroomuitval, onderspanning en overspanning, beschermt een VFI UPS ook tegen frequentieschommelingen en harmonischen. Ze bieden ook sporadische bescherming tegen blikseminslagen en spanningspieken. VFI UPS'en worden bij voorkeur gebruikt in toepassingen met hoge criteria voor toelaatbare downtime, zoals: B. in de stroomvoorziening van een datacentrum.

Houd er rekening mee dat VFI UPS'en het hoogste eigen verbruik hebben vergeleken met VFD of VI UPS'en. Terwijl bijvoorbeeld Een 650 VA VFD UPS heeft bijvoorbeeld ongeveer 5 W nodig als deze inactief is (zonder aangesloten belastingen) en een 850 VA VI UPS ongeveer 15 W, terwijl een VFI UPS aanzienlijk meer vermogen nodig heeft, zelfs als deze inactief is (een vuistregel is dat deze ongeveer 10% van het nominale vermogen nodig heeft, d.w.z. een 850 VA VFI UPS heeft ongeveer 85 W aan eigen vermogen nodig als deze inactief is).

Schematische structuur van een Voltage Independent UPS (USV VI)

“Lijn-interactief”, “netwerk-interactief”, “enkele conversie”, “delta-conversie” of “actieve vervolgbewerking”

Klasse 2: VI (Voltage Inafhankelijk van netvoeding, spanning onafhankelijk van net)

In een UPS van deze categorie wordt een bidirectionele omvormer als centraal onderdeel gebruikt. Afhankelijk van de behoefte genereert het apparaat uit de wisselspanning bij de ingang de gelijkspanning voor het opladen van de accu's of uit de gelijkspanning van de accu's de wisselspanning bij de uitgang.

Omdat de omvormer ook continu de hoogte van de spanning aan de uitgang begrenst, is deze grotendeels onafhankelijk van de hoogte van de spanning aan de ingang. Wanneer er echter een spanning op de ingang wordt gezet, bepaalt de frequentie daarvan de frequentie van de spanning aan de uitgang. De schakeltijd bij stroomuitval is korter dan bij VFD UPS en bedraagt ​​circa 2 tot 4 ms. Na herstel vindt er zonder enige vertraging een omschakeling naar netvoeding plaats. De ingangsspanning is synchroon met de uitgangsspanning.

VI-UPS beschermen niet alleen tegen de gevolgen van stroomuitval, maar ook tegen onder- en overspanning.

Schematische structuur van een spannings- en frequentieafhankelijke UPS – VFD

"Offline", "Stand-by" of "passief"

Klasse 3: VFD (Voltage en Frequency Dafhankelijk van netvoeding, spanning en frequentie afhankelijk van netvoeding)

Een UPS van deze klasse brengt tijdens normaal bedrijf de stroom rechtstreeks over van de ingang naar de uitgang. Bovendien voedt de ingang een gelijkrichter die de batterijen oplaadt. Als de netvoeding uitvalt, wordt de uitgang overgeschakeld naar een omvormer die wordt gevoed door de batterijen.

Afhankelijk van het model vindt de omschakeling plaats met een vertraging van maximaal 10 milliseconden (ms). Bovendien worden volgens EN 62040-3 spanningsschommelingen onder de 16 ms en spanningspieken tussen 4 en 16 ms gecompenseerd. Voor sommige zeer gevoelige apparaten kan dit al te lang zijn. Bij normaal gebruik zijn het niveau en de frequentie van de uitgangsspanning rechtstreeks afhankelijk van de ingangsspanning.