s y s t e m y g w a r a n t o w a n e g o z a s i l a n i a
s y s t e m y g w a r a n t o w a n e g o z a s i l a n i a
wpływ rozwiązań technicznych
UPS-ów na ich własności
część 2
prof. dr hab. inż. Antoni Dmowski, mgr inż. Mariusz Kłos, mgr inż. Tomasz Dzik  Politechnika Warszawska
wielu publikacji na ten temat poda- ne z wykorzystaniem techniki ana-
ochrona praca równoległa UPS-ów
nych w [7]. Rysunki 1a, b i c przed- logowej. Rysunek 1c przedstawia
przeciwporażeniowa
W ostatnich 10 latach w celu dal- stawiają najczęściej stosowane ukła- schemat urządzenia, w którym każ-
w instalacjach
szej poprawy niezawodności pra- dy pracy równoległej UPS-a [7]. dy z n połączonych takich samych
zasilanych z UPS
cy urządzeń zasilających rozpoczęto W układzie przedstawionym na UPS-ów pracuje z oddzielnym prą-
abezpieczenie przeciwporażenio- wprowadzanie zasady równoległego rysunku 1a odbiornik Z jest za- dowym sprzężeniem zwrotnym,
0
Zwe w instalacji elektrycznej jest łączenia tych urządzeń [7]. Polega ona silany przez UPS1, a w przypadku a jeden z UPS-ów zapewnia wspól-
jednym z najważniejszych zagadnień na równoległym połączeniu takich sa- jego uszkodzenia (przeciążenia) ną dla wszystkich pętlę sprzężenia
związanych z eksploatacją urządzeń mych jednostek zasilających w sys- przez tyrystorowy układ obejścio- napięciowego. Układy te najczęściej
elektrycznych. Ochrona od porażeń tem n+1 lub n+2. Oznacza to, że dla wy do zasilania odbiornika Z włą- są realizowane z wykorzystaniem
0
elektrycznych jest dzisiaj bardzo sze- maksymalnego pokrycia zapotrzebo- cza się UPS2. W urządzeniu, któ- cyfrowej (mikroprocesorowej) tech-
rokÄ… dziedzinÄ… wiedzy i przekracza wania na energiÄ™ elektrycznÄ… potrze- rego schemat przedstawia rysu- niki sterowania.
wielokrotnie ramy artykułu (w przy- ba n takich samych jednostek, nato- nek 1b, jeden z falowników peł-
szłości ukaże się oddzielny artykuł na miast jedna lub dwie jednostki pełnią ni rolę mastera, a pozostałe śledzą przykładowe wykonanie
ten temat), dlatego autorzy odsyłają rolę aktywnie włączonych jednostek jego pracę [7], objęte pętlą prądo-
UPS-a o podwyższonej
zainteresowanych czytelników do fa- rezerwowych. Czytelników zaintere- wego sprzężenia zwrotnego. Roz-
pewności działania
chowej literatury [10, 11]. sowanych tą tematyką odsyłamy do wiązanie to było często realizowa-
Rysunek 2 przedstawia opra-
cowany przez firmÄ™ APS Energia
i przy udziale autorów artykułu
podstawowy układ przemysłowe-
go UPS-a o podwyższonej nieza-
wodności działania [7]. Został on
opracowany przy następujących za-
łożeniach:
istnieje możliwość zasilania z do-
żð
wolnego z
ródła napięcia przemien-
nego, przy czym prÄ…d pobierany
z tego z
ródła powinien mieć jak naj-
mniejszą zawartość wyższych har-
monicznych [2], np. THDi <10 %,
galwaniczna izolacja między z
ró-
żð
dłem zasilania a dalszą częścią
UPS-a,
istnieje możliwość zasilania
żð
z dwóch niezależnych systemów
bateryjnych,
izolacja falownika UPS-a od obwo-
żð
dów zasilanych z wyjścia UPS-a,
UPS powinien być wyposażony
żð
w układ obejściowy  by-pass,
w specjalnym przypadku może
on być izolowany przez transfor-
Rys. 1 Praca równoległa UPS-ów: a) układ z  gorącą rezerwą, b) układ ze śledzeniem prądu, c) układ ze wspólnym sprzężeniem
napięciowym
mator,
w w w. e l e k t r o . i n f o . p l n r 7 - 8 / 2 0 0 5
44
Rys. 2 Schemat UPS-a z izolacją między wejściem układu a siecią zasilającą, wyjściem układu a falownikiem UPS oraz izolacją między siecią a obwodem by-passu
Uwagi dotyczące zależności (5) (pewność) pracy bloku PE, jest naj-
UPS powinien być wyposażony
żð
RUPS1 = RUPS2 = [1-( )
1- PP Å" D1 Å"
w system nadzoru, gwarantujący (5) i (6): ważniejszym zagadnieniem.
Å" 1- BP Å" D2 Å" 1- Bd Å" Dd ]Å"F
( ) ( )
współpracę z systemem nadzoru
wyłączenie z pracy jednego z blo- Rysunki 4, 5, 6 i 7 przedstawia-
żð
baterii. Wyrażenie (5) oznacza niezawod- ków Pp, Bp i Bd nie wyłącza z pra- ją fragmenty badań laboratoryjnych
W celu maksymalnego zwiększe- ność (pewność) pracy pojedyncze- cy całej gałęzi, np. UPS1 lub UPS2. układu.
nia niezawodności działania cały go UPS-a. Natomiast niezawodność Gałąz
UPS1 lub UPS2 zostaje wyłą- Pozostałe parametry (np. zachowa-
układ składa się z dwóch UPS-ów (pewność) całego układu połączonych czona dopiero przy wyłączeniu fa- nie w czasie zwarcia), w wyniku dobra-
(rys. 2) połączonych równolegle. Do równolegle UPS1 i UPS2, wyznacza za- lownika  blok F, nia dużego współczynnika k=10 były
przeanalizowania pewności działa- leżność (6): wyłączenie z pracy bloku PE po- takie same jak na rysunku 13b opubli-
żð
nia przekształcono układ do postaci woduje wyłączenie całego systemu kowanym w pierwszej części artykułu
RC = [1-( )
1- RUPS1 Å"
jak na rysunku 3. (6) równolegle pracujących UPS-ów. w  elektro.info 6/2005. Układ wykazy-
Å" 1- RUPS2 ]Å" PE
( )
Schemat ten pozwala na obliczenie Z tego powodu niezawodność wał pełne galwaniczne odizolowanie
niezawodności (pewności) działania
dwóch UPS-ów, połączonych równo-
legle [7]. Oznaczenia odpowiednich
bloków układu wskazują jednocze-
śnie ich niezawodności (pewności)
działania, [6]:
P  prostownik podstawowy 
żð P
o P niezawodności (pewności)
P
działania,
F  falownik wraz z układem ste-
żð
rowania  o F niezawodności
(pewności) działania,
B i B  niezawodność (pew-
P d
żð
ność) pracy baterii podstawowych
UPS-a i baterii dodatkowych,
D1, D2, D  niezawodność (pew-
żð d
ność) pracy diod,
PE  niezawodność (pewność) pra-
żð
cy przełącznika elektronicznego.
Uwzględniając podane wyżej ozna-
czenia niezawodności (pewności)
pracy elementów dla pojedynczego
UPS-a do umownej granicy  linia
Rys. 3 Połączenie równoległe dwóch UPS-ów
A A, otrzymujemy:
n r 7 - 8 / 2 0 0 5 w w w. e l e k t r o . i n f o . p l
45
s y s t e m y g w a r a n t o w a n e g o z a s i l a n i a
z UPS-ów umożliwia dodatko-
we zasilanie każdego z nich z od-
dzielnej baterii.
literatura
1. A. Dmowski, Energoelektronicz-
ne układy zasilania prądem sta-
Å‚ym, WNT, Warszawa 1998.
2. A. Dmowski, M. KÅ‚os, T. Dzik,
UPS  mity i rzeczywistość,
VIII Międzynarodowa Konfe-
Rys. 4 Oscylogramy prÄ…du pobieranego z sieci przez UPS-a
rencja Naukowo-Techniczna
(12-pulsowy prostownik podstawowy) oraz napięcie
Rys. 5 Napięcie wyjściowe przy obciążeniu odbiornikiem li-
wyjściowe z prostownika (U =250 V, I=67 A):
DC  Nowoczesne UrzÄ…dzenia Zasi-
niowym (U =230 V, I =66 A)
a  układ bez filtru, b  układ z filtrem, THDi=6 % wy wy
lajÄ…ce w Energetyce , Kozieni-
od sieci zasilającej. Rysunek 4 przedsta- ze względu na przyjęty rodzaj za- UPS-a można uzyskać przez łącze- ce 2005.
żð
wia przebiegi prądu zasilającego UPS-a, silania UPS-a od strony sieci ener- nie równoległe takich samych jed- 3. A. Dmowski, T. Dzik, Zasilanie
natomiast pozostałe rysunki dotyczą getycznej oraz rodzaj wykonania nostek UPS-a z wykorzystaniem zasa- potrzeb własnych prądu stałego
przebiegów wyjściowych z systemu po- sieci autonomicznej bardzo sta- dy n+1 lub n+2. Opracowany sche- i przemiennego,  Wiadomości elek-
łączonych równolegle UPS-ów. rannie powinniśmy przeanalizo- mat UPS-a o zwiększonej pewności trotechniczne , 9/2004, str. 26-32.
wać system ochrony przeciwpora- pracy spełnia postawione wcześniej 4. J. Twarowski, Układy zasilania
wnioski żeniowej (UPS z transformatorem wymagania: gwarantowanego,  elektro.info ,
wyjściowym lub bez),
pobiera z sieci prÄ…d o niskiej zawar- 6 / 2004, str. 12-14.
żð
W przypadku przygotowania zało- w rozbudowanych sieciach kom- tości harmonicznych  THDi<10 %. 5. M. Nowak, R. Barlik, Poradnik in-
żð
żeń projektowych do projektu prze- puterowych (lokalne sieci LAN) THDi prądu pobieranego z sieci żyniera energoelektronika, WNT,
miennoprądowej sieci autonomicznej współczynnik k powinien przyj- w układzie bez filtru wejściowego Warszawa 1998.
do zasilania obiektów potrzeb wła- mować wartość minimum 6 do 10 wynosi 9,8 %, z filtrem 5,6%, 6. M. Stępień, M. Kłos, P. Pośpiech,
snych energetyki należy rozważyć na- i więcej. Przyjęcie niskiej wartości napięcie wyjściowe z UPS-a ma T. Kubera, M. Sobczak, UPS
żð
stępujące zagadnienia: k, np. równej 2, może być przyczy- kształt sinusoidalny o współczyn- o podwyższonej pewności działa-
nia, VIII Międzynarodowa Konfe-
wyznaczenie dopuszczalnego po- ną utraty selektywności zabezpie- niku THDu około 1 %,
żð
ziomu szkodliwego oddziaływa- czeń w sieciach zasilanych z UPS-a. układ zachowuje się poprawnie rencja Naukowo-Techniczna  No-
żð
nia na sieć zasilającą przez użytego Jeśli planowany do zastosowania przy obciążeniu liniowym i nieli- woczesne Urządzenia Zasilające
UPS-a. Zagadnienie jest to szcze- UPS ma małą wartość współczyn- niowym oraz przy zwarciach na w Energetyce , Kozienice 2005.
gólnie ważne w przypadku pla- nika k, to dla zachowania selektyw- wyjściu UPS-a, 7. P. Szumowski, Praca równoległa
nowanego zasilania UPS-a z sieci nego działania zabezpieczeń należy zastosowanie układu równole- autonomicznych falowników na-
żð
i z generatora prądotwórczego, podnieść wartość mocy wyjściowej głego połączenia dwóch UPS-ów pięcia sinusoidalnego, rozprawa
równie ważny jest wybór rodza- UPS-a, tak aby sztucznie podnieść zwiększa pewność pracy całego doktorska, Wydział Elektryczny,
żð
ju sieci zasilanej z UPS-a  może wartość współczynnika k. urządzenia, Politechnika Warszawska 2002.
to być sieć jedno- (P <1 kVA) lub Dalsze zwiększenie pewności za- przyjęta konstrukcja obwodu pro- 8. R. Krishnan, S. Srinivasan, To-
wy żð
trójfazowa, silania w sieciach zasilanych przez stownika wejściowego w każdym pologies for Uninterruptible Po-
wer Supplies, 0-7803-1227-9/93/
$3.00Ó 1993 IEEE.
9. T. Wojda, Topologie UPS  upo-
rzÄ…dkowana klasyfikacja,  Wia-
domości elektrotechniczne
7-8 / 2004, str. 33-34.
10. W. Jabłoński, Ochrona przeciw-
porażeniowa w urządzeniach
elektroenergetycznych niskiego
i wysokiego napięcia, WNT, War-
szawa 2005.
11. A. Pytlak, H. ÅšwiÄ…tek, Ochrona
przeciwporażeniowa w układach
elektronicznych, COSiW SEP,
Rys. 6 Napięcie wyjściowe przy obciążeniu odbiornikiem nieli- Rys. 7 Prąd i napięcie wyjściowe przy załączeniu obciążenia
niowym (U =230 V, amplituda prądu I =150 A) liniowego  skok obciążenia od 0 do 100 %
wy wy
Warszawa 2002.
w w w. e l e k t r o . i n f o . p l n r 7 - 8 / 2 0 0 5
46
n r 7 - 8 / 2 0 0 5 w w w. e l e k t r o . i n f o . p l
47


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ei 05 08 s029
ei 05
02 s044
ei 05 08 s025
ei 05 08 s038
ei 05 08 s010
ei 05 08 s026
ei 05 08 s068
ei 05 08 s070
ei 05 08 s022
ei 05 08 s006
ei 05 08 s034
ei 05 08 s040
ei 05 08 s086
ei 05 08 s076
ei 05 08 s048
ei 05 08 s030
ei 05 08 s060
ei 05 08 s079

więcej podobnych podstron