       .gif)
Михаил Афонин, michail@technoserv.ru,
начальник отдела маркетинга департамента систем электропитания компании "ТехноСерв А/С", Москва
ИБП нового поколения
|
Качество и надежность системы электроснабжения является актуальной проблемой для многих пользователей компьютерной, телекоммуникационной, медицинской и прочей техники. Это неудивительно, поскольку в нашей стране потребность в защите информационных высокотехнологичных систем от национальной особенности промышленной электросети чрезвычайно высока. Связано это, прежде всего, с тем, что состояние электросетей общего пользования, культура их обслуживания крайне неудовлетворительны.
Низкие показатели качества электроэнергии, длительные перерывы в электроснабжении (характерно для многих районов и областей Восточной и Западной Сибири, Дальнего Востока), вызванные авариями станций и сетей или неоплатой энергии снижают надежность работы информационного системы (локальные вычислительные сети, телекоммуникационная аппаратура), увеличивают риск потери информации и потенциально способствуют к выходу из строя ее элементов.
Самым распространенным и оптимальным решением из всех существующих средств защиты оборудования от неисправностей электросети является источник бесперебойного электропитания (ИБП), обеспечивающий бесперебойный режим подачи электроэнергии на подключенное к ИБП оборудование и повышений качество электрической энергии.
В тех случаях, когда прерывание подачи электроэнергии для работы большинства единиц оборудования, составляющих одну информационную или технологическую систему недопустимо, наиболее часто используют ИБП, работающие в режиме on-line со схемой двойного преобразования. Схема двойного преобразования является наиболее популярной и широко используемой многими производителями мощных ИБП и позволяет обеспечить пользователей электроэнергией высокого качества без отключений, высоковольтных помех, провалов, т. п.
ИБП, построенный по схеме двойного преобразования содержит два преобразователя: выпрямитель и инвертор, подключенных к аккумуляторной батареи.
Выпрямитель превращает нестабильное входное напряжение, поступающее от внешней электросети, в постоянное, а инвертор вырабатывает из постоянного, сглаженного и отфильтрованного напряжения переменное, синусоидальное и стабильное напряжение, которое беспрерывно подается на нагрузку и не зависит от состояния внешней электросети. Таким образом, вся электроэнергия, необходимая для питания нагрузки требуемой мощности, подвергается двойному преобразованию: переменное напряжение – постоянное - переменное. Если параметры входного напряжения выходят за допустимые пределы, то происходит переключение на питание от батареи и обратно без какой-либо задержки.
В нормальном режиме работы выпрямитель обеспечивает автоматический подзаряд аккумуляторной батареи. В случае пропадания входного напряжения, инвертор получает электроэнергию не от выпрямителя, а от аккумуляторной батареи и в его работе никаких изменений, как и в выходном напряжении ИБП, не происходит.
ИБП, построенные по схеме двойного преобразования гарантируют защиту от большинства неисправностей на линиях питающей электросети, позволяют фильтровать помехи, обеспечивают на выходе чисто синусоидальное напряжение.
Однако непрерывный процесс преобразования электроэнергии, протекающий в традиционных ИБП on-line типа, имеет существенный недостаток, связанный с потерей части электроэнергии на двойное преобразование. Эти потери, как правило, составляют 10-12% мощности ИБП и рассеиваются в виде тепла и шума. Количество бесполезно израсходованной электроэнергии, выраженное в денежной форме и дополнительные затраты на систему кондиционирования уже через несколько лет эксплуатации системы бесперебойного питания становятся соизмеримыми с первоначальной стоимостью ИБП. Уменьшить потери электроэнергии в ИБП можно за счет увеличения его коэффициента полезного действия (КПД).
Для повышения производительности ИБП и уменьшения энергопотерь производителями мощных ИБП внедряются новые технические решения, направленные на совершенствование традиционной схемы двойного преобразования.
Так, например, компания Exide Electronics в своей новой серии источников бесперебойного питания Power Prime использует технологию Efficiency Optimiser (Система оптимизации), которая при удовлетворительных параметрах питающей электросети позволяет питать нагрузку непосредственно от сети в обход схемы двойного преобразования. Новая схема близка к линейно-интерактивной структуре и позволяет в экономном режиме эксплуатации получить КПД источника 99%. Такого же принципа придерживается компания Chloride, используя в своем новом ИБП SYNTHESIS «интеллектуальный ключ», который в зависимости от состояния электросети выбирает режим работы ИБП: двойного преобразования или Line-Interactive. Все эти схемные решения позволяют достичь высоких значений КПД источника, но только в случае, когда схема двойного преобразования выключена, и питание нагрузки происходит непосредственно от питающей электросети. Кроме того, эти схемы дополнительно требуют наличия сложных электронных устройств, которые способствуют снижению надежности ИБП.
Принципиально новый подход к решению проблемы минимизации потерь электроэнергии (повышение КПД) при сохранении принципа двойного преобразования предложила компания Silcon (Дания). Основная идея заключается в следующем. Подобно волнам, существующим только на поверхности океана, в потоке электроэнергии присутствуют всевозможные помехи и искажения. Тогда, чтобы добиться ровной и чистой поверхности, нет смысла преобразовывать всю «массу» энергии, достаточно успокоить ее «верхний слой» (см. рисунок). Эта идея составляет основу нового принципа преобразования, который был назван «Дельта-преобразование» и запатентован компанией Silcon.
ИБП с технологией «Дельта-преобразование» работает в режиме On-Line, как схема с двойным преобразованием, но при этом он преобразует не всю электроэнергию, а только ее «зашумленную» и нестабильную часть. В результате, потери электроэнергии, связанные преобразованием, будут минимальными, а КПД источника – максимальным. Кроме того, схема не требует дополнительных устройств для повышения входного коэффициента мощности и фильтрации помех, вносимых ИБП в питающую сеть.
Что же дает новая технология пользователю ИБП с «Дельта-преобразованием»? Во-первых, за счет высокого коэффициента полезного действия ИБП имеет высокую эффективность. При эксплуатации такого ИБП происходит значительная экономия электроэнергии и средств. Во-вторых, из-за низких потерь энергии ИБП с «Дельта-преобразованием» имеет гораздо меньшее тепловыделение и существенно более низкие затраты на систему кондиционирования помещений, где установлены ИБП. В-третьих, ИБП с «Дельта-преобразованием» имеет практически идеальную электромагнитную совместимость с электросетью и обеспечивает защиту электросети от нелинейных искажений, вносимых компьютерной нагрузкой на выходе ИБП.
Появление на рынке ИБП новой технологии «Дельта-преобразование» и конкурентоспособного источника бесперебойного питания производства компании Silcon, вызвало осторожную реакцию у консервативных заказчиков и вполне обоснованное опасение у существующих производителей ИБП. ИБП нового поколения, имеет ряд преимуществ перед традиционными источниками с классической схемой двойного преобразования. Проведенные многочисленные испытания и тестирования ИБП с технологией «Дельта-преобразование» как за рубежом, так и в России в лаборатории испытаний силовых электронных устройств и электрических аппаратов Московского Энергетического института (МЭИ), подтвердили его декламируемые показатели и характеристики. «Интегрально, при равных функциональных возможностях рассмотренных ИБП, источник бесперебойного питания ТС330 (Silcon), построенный по принципу «Дельта-преобразование» для большинства потребителей с точки зрения эксплуатационных свойств предпочтительнее», - такое дано заключение ответственными специалистами МЭИ. Кроме того, косвенно этому свидетельствуют данные, полученные от основных производителей ИБП, ведущих работы по созданию новых типов источников бесперебойного питания, в которых, так или иначе, закладываются принципы технологии «Дельта-преобразование».
Технология "Дельта-преобразование" реализована в ИБП серии DP300E (до 1999 года поставка осуществлялясь под маркой "ТехноСерв А/С" - ТС330. В настоящий момент - это АРС Silcon DP300E) мощностью от 10 кВт до 480 кВт с возможностью параллельного включения до 9 ИБП суммарной мошностью 4,32 МВт.
Энергосберегающие свойства технологии "Дельта-преобразование" проявляются в большей степени при увеличении мощности ИБП. Поэтому эта серия источников имеет мощность от 10 кВт и рассчитана для использования в централизованной архитектуре системы бесперебойного электроснабжения для корпоративных пользователей. Как правило, такие ИБП (не только с технологией "Дельта-преобразование") поставляются в рамках законченных проектов системы, включающих как ИБП, так и средства мониторинга, различное коммутационное оборудование, кабельные системы, резервный источник электроэнергии - дизель-генераторная электростанция и другие по желанию заказчика.
Компания Silcon (Дания). Во втором полугодии 1998 г. завершился процесс интеграции компаний АРС и Silcon Power Electronics A/S, связанный сприобретением АРС акциий компании Silcon. В структуре АРС было образовано шесть самостоятельных подразделений:
- System Protection Solutions
- Desktop Power Solutions
- Network Power Solutions
- Network Enhancement Division
- Data Center Solutions
- Silcon Power Electronics (SPE).
Структура Silcon, включающая производственные мощности Silcon (Дания, Швейцария, Ирландия, Китай), центр по разработкам и исследованиям, представительства, спектр выпускаемого оборудования (ИБП DATAPOWER серии DP10, DP100 и DP300E (ТС3300)) остались без изменения и в настоящий момент функционирует как SPE APC.
|
|