Transformátorové a bez-transformátorové UPS

Transformátorové UPS

Transformátorová technológia zdrojov UPS je na trhu od 60tych rokov minulého storočia. Pozostáva z usmerňovača, ktorý napája striedač a zároveň nabíja batérie. Maximálne napätie, ktoré dokáže vyvinúť trojfázový usmerňovač tejto technológie je cca 550V, čo nepostačuje striedaču na to, aby na svojom výstupe vytvoril kvalitné napätie s efektívnou hodnotou 400V. Preto sa na výstupe striedača používa transformátor, ktorý zvyšuje výstupné napätie striedača. Najnovšie modely transformátorových UPS používajú IGBT usmerňovače, použitie transformátora nie je v týchto modeloch kvôli zvyšovaniu napätia, ale kvôli zabezpečeniu výhod tejto technológie.   Výhodou tejto technológie je galvanické oddelenie chránených záťaží od elektrickej siete, získanie relatívne vysokej skratovej odolnosti zdroja UPS pri skratoch na strane záťaže. Nevýhodou riešenia je zníženie účinnosti o straty z transformátora.  

Bez-transformátorové UPS

Rozvojom polovodičových výkonových prvkov a zavedením IGBT tranzistorov, bolo možné vytvoriť usmerňovač vstupného napätia s podporou rezonančných obvodov. Rezonančné obvody zvyšujú vstupné napätie elektrickej siete do takej miery, aby mal usmerňovač na jeho výstupe stabilizované napätie približne 800V. Toto napätie postačuje striedaču na vytvorenie čistého sínusového napätia bez potreby výstupného transformátora.   Výhodu tejto technológie je zníženie ceny, hmotnosti, možnosti práce záložného zdroja so širokým rozsahom vstupného napätia bez použitia batérie. Nevýhodou riešenia je nižšia skratová odolnosť a galvanické neoddelenie chránených záťaží od elektrickej siete.  

Zhrnutie hlavných technických rozdielov medzi oboma topológiami

 
Transformátorové UPS Bez-transformátorové UPS
Účinnosť v režime dvojitej konverzie 90-92 % 95-96 %
Účinnosť v režime Line Interactive 99 % 99 %
Celkové harmonické skreslenie vstupného prúdu (THDi) 30% (6-pulzný tyristorový usmerňovač) 12 % (12-pulzný tyristorový usmerňovač) 3-4 % (IGBT usmerňovač) 3-4 %
Vstupný faktor výkonu (PF) Závisí od záťaže a od vstupného napätia (tyristorový usmerňovač) 0,99 – 0,97 pri plnom a čiastočnom zaťažení (IGBT usmerňovač) 0,99 – 0,97 pri plnom a čiastočnom zaťažení
Zvlnenie nabíjacieho napätia Približne 5%, pri IGBT usmerňovači 0,2% 0.2 %
Povolený počet batériových blokov v sérii (12 V) Zvyčajne 32-36 Približne 40
Výstupná impedancia Vysoká (horšia) Nízka (lepšia)
Prúdové obmedzenie pri prevádzke zo striedača Zvyčajne 2,3 x In Zvyčajne 1,5 x In
Hmotnosť (jedna jednotka 60 kVA) 600 kg 200 kg
  Základné topológie statických zdrojov UPS