1. Khái niệm
UPS được viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Uninterruptible Power Supply được hiểu như là hệ thống nguồn cung cấp liên tục hay đơn giản hơn là bộ lưu trữ điện dự phòng nhằm làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống. Các hệ thống UPS nhỏ cung cấp điện trong vài phút; đủ để tắt nguồn máy tính một cách có trật tự, trong khi các hệ thống lớn hơn có đủ pin trong vài giờ. Trong các trung tâm dữ liệu quan trọng, hệ thống UPS chỉ được sử dụng trong vài phút cho đến khi máy phát điện tiếp quản.
Bộ lưu điện UPS không chỉ đơn thuần là ắc quy vì nó còn cung cấp khả năng điều hòa năng lượng để bảo vệ bổ sung chống lại các sự cố như đột biến điện áp. UPS sử dụng các bộ lọc hoạt động để loại bỏ các biến dạng sóng hài nhằm tạo ra dạng sóng AC rõ ràng, nhất quán.
2. Tiện ích của UPS
Các ứng dụng của phạm vi thiết bị UPS dựa trên thiết kế và chất lượng của thiết bị. Chúng phù hợp với nhiều trường hợp từ hàng ngày đến chuyên môn. Một số điều kiện hoạt động bình thường yêu cầu nguồn điện chất lượng cao cho các tải điện nhạy cảm trong các ứng dụng công nghiệp hoặc thậm chí trong các tình huống khắc nghiệt. Một số trường hợp điển hình bao gồm:
- Dự phòng năng lượng chung hàng ngày cho văn phòng và hệ thống gia đình, đơn giản và thân thiện với môi trường.
- Các ứng dụng công nghiệp và nhạy cảm với quy trình yêu cầu UPS cung cấp nguồn điện liền mạch, ba pha, công suất cao.
- Các trung tâm y tế và cơ sở cấp cứu cần các bộ lưu điện UPS để cung cấp nguồn điện sạch và đáng tin cậy cho các thiết bị cứu sinh quan trọng.
- Trung tâm dữ liệu và các cơ sở viễn thông quan trọng cần sao lưu cho các thiết bị điện tử có độ nhạy cao và chịu tải cao.
- Các ứng dụng chắc chắn và cấp độ quân sự cần được bảo vệ khỏi độ ẩm, độ cao, va đập và rung động cũng như cát bụi.
3. Cách UPS hoạt động
Trước khi biết UPS hoạt động như thế nào, bạn cần biết những gì có trong hệ thống UPS. Dưới đây là các thành phần của UPS.
- Bộ chỉnh lưu hoặc bộ sạc: tạo ra nguồn DC để sạc pin hoặc có thể là để cung cấp cho biến tần.
- Biến tần: tạo ra năng lượng điện chất lượng và không bị nhiễu bởi tất cả các nguồn điện tiện ích.
- Pin : cung cấp đủ thời gian dự phòng để đảm bảo an toàn cho thiết bị.
- Công tắc tĩnh: một thiết bị bán dẫn chuyển tải từ biến tần sang tiện ích rồi ngược lại.
4. Những dòng UPS chính
Các thiết bị UPS đáp ứng nhiều trường hợp sử dụng, nhưng cấu trúc liên kết hoặc loại của chúng có ba cấu hình cơ bản:
- Standby UPS hoặc Offline UPS
Khi có nguồn điện lưới UPS sẽ cho điện lưới thẳng tới phụ tải. Khi mất điện, tải sẽ được chuyển mạch cấp điện từ ắc quy qua bộ inverter. Phạm vi áp dụng UPS loại này thường cho các thiết bị đơn giản, công suất nhỏ, ít nhạy cảm lưới điện, đòi hỏi độ tin cậy thấp. Đa số các UPS ngày nay đều có Software kèm theo giao tiếp với máy tính qua cổng COM hoặc USB. Software này cho phép kiểm soát các trạng thái hoạt động của UPS (Điện áp vào/ra, tải tiêu thụ…). Ngoài ra người ta còn có thể lập thời khoá biểu tự động. Có các loại UPS như bộ lưu điện cửa cuốn, trong hệ thống quản lý bãi xe tự động,.. Ưu điểm chính là gọn nhẹ, dễ vận hành sửa chữa.
Về nguyên tắc, biến tần được kết nối song song với đầu vào AC ở trạng thái chờ. Ở chế độ hoạt động bình thường, tải được cung cấp bởi nguồn điện thông qua các bộ lọc loại bỏ các nhiễu nhất định. Biến tần hoạt động ở chế độ chờ thụ động.
- Line Interactive
Các bộ UPS tương tác trực tuyến hoạt động giống như một UPS dự phòng, nhưng có thêm bộ điều chỉnh công suất để điều chỉnh điện áp đầu vào ở mức bình thường trước khi đi qua các thiết bị nhạy cảm. Trong các thiết bị tương tác trực tiếp, nếu nguồn điện vượt quá giới hạn quy định được xác định trước, pin sẽ tiếp quản.
Về nguyên tắc, biến tần được kết nối song song với đầu vào AC ở trạng thái chờ và sạc pin. Ở chế độ hoạt động bình thường, tải sẽ được cung cấp nguồn điện ổn định thông qua kết nối song song giữa đầu vào AC và biến tần.
Biến tần hoạt động để cung cấp điều hòa điện áp hoặc sạc pin. Tần số đầu ra phụ thuộc vào tần số đầu vào AC.
- UPS Online
Hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi kép: từ AC sang DC sau đó chuyển ngược DC sang AC. Do đó nguồn điện cung cấp cho tải hoàn toàn do UPS tạo ra đảm bảo ổn định cả về điện áp và tần số. Điều này làm cho các thiết bị được cung cấp điện bởi UPS hầu như cách ly hoàn toàn với sự thay đổi của lưới điện. Vì vậy, nguồn do UPS online tạo ra là nguồn điện sạch (lọc hầu hết các sự cố trên lưới điện), chống nhiễu hoàn toàn. Điện áp ra hoàn toàn hình SIN và thời gian chuyển mạch gần như bằng 0.
Về nguyên tắc, biến tần được mắc nối tiếp giữa đầu vào AC và đầu vào rẽ nhánh AC. Ở chế độ hoạt động bình thường, tất cả nguồn điện cung cấp cho tải sẽ đi qua bộ sạc và biến tần, đồng thời thực hiện chuyển đổi kép như AC thành DC thành AC.
