Ononderbroken stroomvoorziening (UPS) is een essentieel onderdeel in veel industriële toepassingen. Zolang de onderbreking van de hoofdstroomvoorziening gegevensverlies kan veroorzaken, gevoelige apparatuur kan beschadigen, de veiligheid in gevaar kan brengen of levens kan bedreigen, moet het systeem worden uitgerust met een UPS. Wanneer er een externe stroomstoring optreedt, zullen deze kritieke systemen automatisch de belasting op de accu aansluiten en stroom leveren via de accu, waardoor tijd wordt gewonnen voor het aansluiten van een andere stroombron of het veilig uitschakelen van de apparatuur.
Het UPS-systeem wordt veel gebruikt en bestrijkt vele gebieden, zoals telecommunicatie, ziekenhuizen en datacenters. UPS die speciaal is ontworpen voor gelijkstroombelastingen (DC) kan bescherming bieden voor apparatuur op het gebied van transport, energieopwekking, fabrieks- en gebouwautomatisering, halfgeleiderproductie, beveiliging en andere gebieden.
Het is niet alleen een eenvoudig schakelapparaat tussen externe stroombronnen en back-upbatterijen, de UPS moet ook de batterijstatus en de ingangs-/uitgangsspanning beheren. Wanneer ingenieurs UPS toevoegen aan bestaande of geplande apparatuur, moeten ze producten kiezen die passen bij de belasting- en batterijvereisten, terwijl ze ook rekening houden met de interface- en veilige werkingsvereisten van de UPS.
Begrijp het werkingsprincipe van een ononderbroken stroomvoorziening
De apparatuur die is ontworpen voor wisselstroomingang (AC) maakt gebruik van een AC UPS, die de gelijkstroom van de back-upbatterij omzet in een AC-uitgang die geschikt is voor de belasting via een invertercircuit (Figuur 1). Tijdens normaal bedrijf levert de externe AC-voedingsbron rechtstreeks stroom aan de belasting, zonder via de batterij en de omvormer te gaan. Wanneer de externe voeding wordt onderbroken, levert de batterij via de omvormer stroom aan de belasting met de vereiste spanning totdat de batterij leeg is, de externe voeding is hersteld of een andere stroombron is aangesloten.
AC UPS bevat een gelijkrichter die werkt als er een wisselstroomvoedingsbron is. De gelijkrichter zet een deel van de wisselstroom om in gelijkstroom en laadt de batterij op nadat deze is gestabiliseerd.
AC UPS zal de bypass-modus gebruiken zonder de batterij te passeren
Afbeelding 1: AC UPS gaat indien nodig over op de bypass-modus, zonder door de batterij te gaan, en gebruikt vervolgens een omvormer om het gelijkstroomvermogen van de batterij om te zetten in het wisselstroomvermogen dat de belasting nodig heeft. De gelijkrichter laadt de batterij op met wisselstroomvoeding. (Afbeeldingsbron: TDK Lambda)
De DC-belasting kan via DC-UPS rechtstreeks op de back-upbatterij worden aangesloten. DC-UPS heeft twee hoofdfuncties. Wanneer er een externe voedingsbron aanwezig is, kan DC-UPS functioneren als een interne bidirectionele DC/DC-omzetter. Op deze manier kan de UPS niet alleen de gelijkgerichte gelijkspanning gebruiken om de batterij op te laden, maar ook de gelijkspanning omzetten in een spanning die geschikt is voor de gelijkstroombelasting (Figuur 2). Wanneer de externe voeding wordt onderbroken, fungeert deze als een DC/DC-omzetter en zorgt voor spanningsstabilisatie van de accu naar de belasting.
Bij DC-UPS levert de batterij rechtstreeks stroom aan de belasting
Figuur 2: Bij DC-UPS levert de batterij rechtstreeks stroom aan de belasting. Wanneer de externe stroomvoorziening is hersteld, levert de gelijkgerichte externe wisselstroomvoeding stroom aan de belasting en laadt de batterij op. (Afbeeldingsbron: TDK Lambda)
De DUSH960 DC-UPS van TDK Lambda (Figuur 3) is geschikt voor DC-ingangsspanningen van 12V tot 60V. Bij door de gebruiker programmeerbare spanningen variërend van 12 V tot 48 VDC kan deze UPS tot 20 A stroom en 960 W vermogen leveren. Als programmeerbare DC/DC-converter kan de DUSH960 DC-UPS worden gebruikt in het in- en uitgangsbereik van 10 V tot 60 V (nominale spanning van 12 V tot 48 V) zonder dat er batterijen nodig zijn.
Omdat de back-upbatterij direct stroom kan leveren aan de belasting zonder dat er een omvormer nodig is, is de efficiëntie van het DC-UPS-systeem extreem hoog. Deze DC-UPS kan op betrouwbare wijze 96% tot 98% van zijn elektrische energie via de batterij afgeven.