Построение схемы во многом зависит от задач, которые возлагаются на источник бесперебойного питания. В одном случае необходимо предусмотреть длительное время работы в батарейном режиме, а в другом - требуется наименьшее время переключения нагрузки. Для каждого такого конкретного случая построение схемы ИБП будет иметь свои особенности. Но для примера можно привести основные структурные схемы, основанные на типах современных источников бесперебойного питания. А заодно рассмотреть их ключевые достоинства и недостатки.
Схема ИБП типа Off-Line.
Эта схема подразумевает самую простую систему коммутации. В нормальном режиме нагрузка питается напрямую от сети. При любых сбоях сетевого питания устройство переводит нагрузку на работу от аккумуляторных батарей. При этом резервные аккумуляторы, как правило, являются составной частью самого ИБП.
Достоинства:
- простая конструкция;
- малые габариты корпуса;
- невысокая стоимость;
Недостатки:
- длительное время переключения;
- интенсивный износ аккумуляторов;
- малое время работы в батарейном режиме;
- ограниченная (невысокая) мощность;
- отсутствует стабилизация напряжения (или не во всех режимах);
- аппроксимированная синусоида (условно приближенная к синусоидальной форме).
Применение:
Построенные по такой схеме источники бесперебойного питания используются для кратковременного поддержания бесперебойного энергоснабжения отдельных маломощных устройств. К их числу относятся различные виды персональных компьютеров и офисных устройств: ноутбуки, системные блоки, принтеры, сканеры, МФУ, небольшие плоттеры и др.
Схема ИБП типа Line-Interactive.
Согласно схеме линейно-интерактивного ИБП, принцип действия аналогичен предыдущем типу. Но здесь уже происходит регулировка напряжения в определенном диапазоне. То есть при незначительном падении или превышении напряжения устройство стабилизирует параметры без перевода в батарейный режим. Питание от аккумуляторов задействуется только при выходе за пределы диапазона. Обычно в таких видах ИБП используются ступенчатые стабилизаторы, которые на выходе дают напряжение с прямоугольной или трапецеидальной формой синуса.
Достоинства:
- компактные размеры;
- низкое энергопотребление;
- относительно доступная стоимость;
- стабилизация напряжения.
Недостатки:
- необходимо время на переключение питания;
- ступенчатое изменение выходного напряжения;
- нет полноценной фильтрации помех;
- модифицированный синус.
Применение:
Область применения сильно ограничена отсутствием чистого синусоидального напряжения у большинства таких моделей линейно-интерактивного типа. Источники бесперебойного питания с такой схемой работы подходят только для питания потребителей, не сильно требовательных к качеству электроэнергии или способных самостоятельно выпрямлять и фильтровать напряжение. По сути, это компьютерная, офисная и бытовая техника, а также осветительные приборы.
Схема ИБП типа On-Line.
В такой схеме электрическая энергия преобразуется дважды. Сначала выпрямитель преобразует поступающее напряжение в постоянное, а затем происходит обратный процесс - постоянное напряжение преобразуется в переменное с использованием инвертора. Это позволяет обеспечивать эталонные характеристики исходящего электрического тока независимо от качества входного напряжения. При этом схема подразумевает подключение аккумуляторных батарей в цепи постоянного напряжения (между выпрямителем и инвертором). Это гарантирует нулевое время перехода на питание от аккумуляторов. А в случае технических проблем с самим ИБП или его полного выхода из строя электропитание нагрузки продолжится по обходной цепи байпас.
Достоинства:
- отсутствие времени перехода в батарейный режим (моментальное переключение);
- стабилизация напряжения и частоты в любом режиме работы;
- возможность гибкой настройки выходных параметров;
- подавление импульсных и высокочастотных помех;
- подключенные потребители не влияют на основную сеть;
- выходное напряжение чистой синусоидальной формы.
Недостатки:
- технически сложная конструкция устройства;
- дополнительные энергозатраты на двойное преобразование;
- высокий ценовой диапазон.
Применение:
Благодаря напряжению с идеальной формой синуса и стабильным параметрам тока на выходе, такие схемы построения ИБП могут быть использованы повсеместно. Устройства с двойным преобразованием напряжения подходят для питания нагрузки, крайне чувствительной к качеству электроэнергии. Среди таких потребителей можно выделить коммуникационное оборудование, сложную вычислительную технику, точные электронные измерительные приборы, системы отопления, вентиляции и др.
Схемы ИБП по мощности.
Вполне очевидно, что построение схемы ИБП зависит не только от типа источника бесперебойного питания. На нее во многом влияет номинальная мощность устройства. От размера мощности будет зависеть количество задействованных на схеме элементов и функциональные возможности устройства. Для примера можно привести схемы источников бесперебойного питания малой и средней мощности.
Структурная схема ИБП малой мощности.
ККМ-В - корректор коэффициента мощности / выпрямитель
ИНВ - инвертор
ППН - преобразователь постоянного напряжения
ЗУ - зарядное устройство
ВИП - вторичный источник питания
АБ - аккумуляторная батарея
К1, К2 - реле блока коммутации
Структурная схема ИБП средней мощности.
ККМ - корректор коэффициента мощности
В - выпрямитель
ИНВ - инвертор
ЗУ - зарядное устройство
ВИП - вторичный источник питания
АБ - аккумуляторная батарея
БК - блок коммутации
ДЗУ - дополнительная плата зарядного устройства.
Принципиальная схема силовой цепи ИБП малой мощности.
Принципиальная схема силовой цепи ИБП средней мощности.
Просмотров: 7678
