Назначение источников бесперебойного питания

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Классификация источниковбесперебойного питания по мощности
Глава 2. Типы источников бесперебойногопитания и их структура
Глава 3. Технические характеристикиисточников бесперебойного питания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема и ееактуальность. В настоящее время наблюдается увеличение потребности в высокоскоростныхцентрах обработки данных, системах телекоммуникационной связи в реальноммасштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическимтехнологическим процессом. Рост потребности в таком оборудовании вместе собеспечением большим количеством разнообразных возможностей выдвигаетповышенные требования к источникам электропитания.
Невзирая на то, что пригенерации электроэнергии, напряжение имеет отличные характеристики, в тотмомент, когда электропитание достигает потребителя, его качество далекое отидеального. Большинство типов помех недопустимое, например, значительныепровалы напряжения и колебания частоты, что может привести к непоправимымпотерям, вызванным повреждением оборудования. Обычно же финансовые последствияэтого могут быть существенными, влияя не только на текущую работу, но, чтоявляется серьезнее, и на развитие предприятия, которое понесло убытки.
При проектированиирадиоэлектронной аппаратуры, одним из основных критериев экономичности являетсяснижение потребляемой устройством мощности (в частности, применение новыхтехнологий позволило сократить на несколько порядков потребление энергиибытовой аппаратурой, по сравнению, например с тем, что было десятки лет томуназад).
За прошедшие более чем100 лет от момента появления первого электронного устройства (радио А.С.Попова) до наших дней изменилось несколько поколений электронных устройств,которые имеют принципиальные отличия по функциональным возможностям, типуприменяемой элементной базы, конструктивно-техническому решению и т.д. Эторавной мерой относится к радиоэлектронной аппаратуре бытового назначения, так исистемам управления сложными техническими объектами, такими как воздушныелайнеры, космические аппараты и др. Однако каждый вид электронных средств, будьэто компьютер, схема управления работой системы жизнеобеспечения, проигрывателькомпакт дисков или радиолокационная станция, все они имеют устройство, котороеобеспечивает электропитанием все узлы и элементы (электронных ламп,транзисторов, микросхем), устройств, которые входят в ту или другую систему.Следовательно, наличие источника питания в любом устройстве вещь вполнеочевидная и требования к нему достаточно большие, ведь от его качественнойработы зависит работа устройства в целом. Особенное внимание, при разработке источниковпитания, стали уделять при построении сложных цифровых устройств (персональныйкомпьютер или любая другая микропроцессорная техники), где возникла потребностьобеспечения этих устройств непрерывным и самое главное — качественным питанием.Пропадание напряжения для устройств этого класса может быть фатальным:медицинские системы жизнеобеспечения нуждаются в постоянной работе комплексаустройств, и требования к их питанию очень строги; системы банковской защиты иохранные системы; системы экстренной связи и передачи информации.
При создании электронногоустройства отдельного класса и назначения (электронно-вычислительные машины,медицинская и бытовая электронная техника, средства автоматизации) источникобеспечения гарантированного питания может быть подобран из тех, которыевыпускаются серийно. В некоторых странах существуют фирмы, которыеспециализируются на промышленном выпуске источников бесперебойного питания, ипотребитель имеет возможность выбрать тот, который ему больше всего подходит.Однако, когда по эксплуатационным, конструкторским или другим характеристикамисточника бесперебойного питания, которые выпускаются серийно, не удовлетворяютпотребностям потребителя, необходимо разработать новый, с учетом всех правил,специфических для этого вида.
Объект и предметисследования. Объект исследования – источники бесперебойного питания. Предметомисследования является анализ использования и технических характеристик ИБП.
Цель и задачи исследования. Цель данной курсовой работы –рассмотреть, какие существуют виды ИБП, их классификация. Задачи – рассмотреть,что такое источник бесперебойного питания.
Методы исследования. При исследовании данной темыиспользовались такие методы, как изучение и анализ научной литературы.

/>Глава 1. Классификация источников бесперебойного питания по мощности
Источникбесперебойного питания (Uninterruptible Power Supplie, UPS) — стати­ческое устройство,предназначенное, во-первых, для резервирования (защиты) электроснабженияэлектроприемников за счет энергии, накопленной в аккумуля­торной батарее и,во-вторых, для обеспечения КЭ у защищаемых электроприемни­ков.
Известны также ИБП,выполненные на основе вращающихся машин с накопи­телями энергии на основемаховиков и статических ИБП, с накопителями на основе аномальных конденсаторовбольшой емкости, исчисляемой фарадами. В литерату­ре также применяется термин«агрегат бесперебойного питания» (АБП), но в на­стоящее время наиболееупотребителен термин «ИБП».[1]
Существующая классификация ИБП производится по двумосновным показа­телям — мощности и типу ИБП. Классификация ИБП по мощностиносит отчасти условный характер и связана с исполнением (конструкцией) ИБП.
Кмаломощным ИБП принято относить устройства, предназначенные для не­посредственногоподключения к защищаемому оборудованию и питающиеся от электрической сети черезштепсельные розетки. Можно встретить даже название «розеточные ИБП». Данныеустройства изготавливаются в настольном, реже — напольном исполнении, а также висполнении, предназначенном для установки в стойку (rack-mount, RM). Какправило, эти устройства выпускаются в диапазоне мощностей от 250 до 3000 ВА.
К ИБП средней мощности относятсяустройства, питающие защищаемое обо­рудование от встроенного блока розеток либоподключаемые к групповой розеточной сети, выделенной для питания защищаемыхэлектроприемни­ков. К питающей сети эти ИБП подключаются кабелем отраспределительного щи­та через защитно-коммутационный аппарат. Данные устройстваизготавливаются в исполнении, пригодном для размещения как в специальноприспособленных элек­тромашинных помещениях, так и в технологических помещенияхинфокоммуникационного оборудования, допускающих постоянное присутствиеперсонала. Как правило, эти устройства выпускаются в напольном исполнении или висполнении RM. Типичный диапазон мощностей таких ИБП от 3 до 30 кВА.
К ИБП большой мощности принято относитьустройства, подключаемые к питающей сети кабелем от распределительного щитачерез защитно-коммутаци­онный аппарат и питающие защищаемое оборудование черезвыделенную группо­вую розеточную сеть. Данные ИБП имеют напольное исполнениедля размещения в специально приспособленных электромашинных помещениях.Типичный диапа­зон мощностей таких ИБП охватывает значения от 10 до несколькихсотен кВА (известны модели мощностью до 800 кВА). Параллельные системы ИБП иэнерге­тические массивы могут иметь мощности до нескольких тысяч кВА, но этоуже характеристики системы, а не единичного ИБП или силового модуля энергетиче­скогомассива.

/>Глава 2. Типы источников бесперебойного питания и их структура
По принципу устройстваИБП можно отнести к двум типам.
Первый тип — этоисточники бесперебойного питания с режимом работы off­line (off-line — дословно«вне линии»). Принцип работы этого типа ИБП заключа­ется в питании нагрузки отпитающей сети и быстром переключении на внутрен­нюю резервную схему приотключении питания или отклонении напряжения за до­пустимый диапазон. Времяпереключения обычно составляет величину порядка 4… 12 мс, что вполнедостаточно для большинства электроприемников с импульс­ными блоками питания.[2]
Второй тип — этоисточники бесперебойного питания с режимом работы on­line (on-line — дословно«на линии»). Эти устройства постоянно питают нагрузку и не имеют временипереключения. Наряду с резервированием электроснабжения они предназначены дляобеспечения КЭ при его нарушениях в питающей сети и фильтрации помех, приходящихиз питающей сети.
Достаточно часто влитературе по источникам бесперебойного питания упоминаются источникибесперебойного питания с режимом работы line-interactive (line-interactiveUPS). Принцип их работы в значительной степени схож с принци­пом работыoff-line, за исключением наличия так называемого «бустера» — устрой­стваступенчатой стабилизации напряжения посредством коммутации обмоток входноготрансформатора и использования основной схемы для заряда и подзаряда батареи,что обеспечивает более быстрый выход устройства на рабочий режим при переходена питание от АБ. При этом время переключения на работу от АБ сокра­щается до2...4 мс.
В зависимости от знака ивеличины отклонения напряжения δU включается соответствующая комбинация«отпаек» (витков) трансформатора. Данное регулирование напряжения носитступенчатый характер. Условные обозначения на рисунках и схемах здесь и далеесоответствуют приложению 1. При отклонении напряжения U выше номинальногозначения бустер переключает отпайку в положе­ние — δU, снижая тем самымзначение напряжения, поступающего в схему ИБП и далее к электроприемнику. Приотклонении напряжения ниже номинального значе­ния бустер преключает отпайку вположение + δU. Такая схема бустера применяется редко, на смену ей пришласхема, аналогичная магнитному усилителю. В этой схеме имеются две встречновключенные обмотки, соответственно намагни­чивающие или размагничивающиесердечник бустера. Различие между ИБП off-line и line-interactive фактическистерлось, поскольку появились модели off-line с воз­можностью регулированиянапряжения в нормальном режиме при помощи вве­денного в схему бустера.Единственно, что различает эти типы ИБП, — это форма выходного напряжения вавтономном режиме. У ИБП типа off-line — это прямо­угольная форма иаппроксимация синусоиды ступеньками и трапецией, line-interac­tive имеетсинусоидальное выходное напряжение.
Для питания техническихсредств с импульсными блоками питания форма вы­ходного напряжения ИБП значенияне имеет. Cтруктура ИБП типа off-line иline-interactive.
В нормальном режиме ИБПпропускает питание на нагрузку, осуществляя по­давление высокочастотных помех иимпульсов напряжения в LC-фильтре и ком­пенсируя отклонения напряжениябустером. Аккумуляторная батарея заряжается (подзаряжается) от зарядногоустройства (выпрямителя). При отключении питания запускается инвертор, ипереключатель переводит питание нагрузки на инвертор ИБП. Переключениеосуществляется автоматически, и АБ будет питать нагрузку до моментавосстановления напряжения на входе или до исчерпания её ёмкости. В схеме б при запуске инвертора отключается входИБП от линии питания с целью исключения подачи обратного напряжения со сторонынагрузки в питаю­щую линию.[3]
Инверторвходит в составвсех типов ИБП. Он представляет собой полупровод­никовый преобразовательпостоянного напряжения АБ в переменное напряжение 220/380 В, поступающее наэлектроприемники (нагрузку). В современных ИБП ти­па line-interactive инверторсовмещает в себе функции как собственно инвертора, так и зарядного устройства.
В зависимости от моделиИБП инвертор формирует напряжение различной формы. Существуют упрощенные схемыинверторов, формирующие напряжение прямоугольной формы с бестоковыми паузами. Более совершенные схемы инверторовпозволяют формировать напряжение, близкое к синусоидальной форме — аппроксимированное ступенями. Оба типа таких инверторов характерны для ИБПмалой мощности и пригодны для работы с импульсными бло­ками питания. ИнверторыИБП типа line-interactive формируют напряжение сину­соидальной формы с низкимсодержанием гармоник (как правило, ко­эффициент искажения синусоидальностикривой напряжения КU
Типичный диапазонмощностей ИБП типов off-line и line-interactive от 250 В А до 3...5кВА.
Источники бесперебойногопитания с режимом работы on-line выпускаются не­скольких типов (по принципампреобразо­вания энергии). Существуют четыре типа on-line ИБП:
·          с одиночнымпреобразованием;
·          сдельта-преобразованием;
·          феррорезонансныеИБП;
·          с двойнымпреобразованием.
Принцип одиночного преобразования (singleconversion) заключается в следующем. В цепь между питающей сетью и нагрузкойвключен дроссель, к выходу которого подключен инвертор. Инвертор в данной схемеявляется реверсивным и способен преобразовывать постоянное напряжение впеременное и наоборот. Поми­мо питания нагрузки в автономном режиме вторымназначением инвертора является регулирование напряжения на стороне нагрузки приотклонениях в питающей сети.
У ИБП данного типа КПДвесьма высок и может достигать 96%. Од­нако имеются некоторые недостат­ки,например низкое значение входного коэффициента мощности (cosφ ≈0,6), при этом он меняется при изменении как напряжения се­ти, так и характеранагрузки.
Кро­ме того, при малыхнагрузках дан­ные ИБП потребляют существен­ные реактивные токи, соизмеримые сноминальным током установки. Среди современных ИБП последних моделей подобныйтип не встречается, поскольку на смену ему пришла технология дельта-пре­образования,являющаяся развитием технологиии одиночного преобразования.
Принцип дельта-преобразования (delta conversion)основан на применении в схеме ИБП так называемого дельта-трансформатора.Дельта-трансформа­тор представляет собой дроссель с обмоткой подмагничивания,которая позволяет управлять током в основной обмотке (аналогично принципумагнитного усилите­ля). В ИБП применяются два постоянно работающих инвертора.Один служит для управления дельта-трансформатором и, соответственно,регулировки входного тока и компенсации некоторых помех. Его мощностьсоставляет 20% от мощности вто­рого инвертора, работающего на нагрузку. Второйинвертор, мощность которого определяет мощность ИБП, формирует выходнуюсинусоиду, обеспечивая коррек­цию отклонений формы входного напряжения, а такжепитает нагрузки от батарей при работе ИБП в автономном режиме. Благодаря такойсхеме обеспечивается воз­можность плавной загрузки входной сети при переходе изавтономного режима ра­боты от батарей к работе от сети (режим on-line), а такжевысокая перегрузочная способность — до 200% в течение 1 мин.
При загрузке ИБП данноготипа на 100% номинальной мощности коэффици­ент полезного действия составляет96,5%. Однако высокие показатели данный тип ИБП обеспечивает при следующихусловиях: отсутствии отклонений и иска­жений напряжения в питающей сети,нагрузке ИБП, близкой к номинальной и яв­ляющейся линейной. В реальных условияхпоказатели данного типа ИБП (КПД = 90,8...93,5%) приближаются к показателям ИБПс двойным преобразованием, рассмотренного ниже. Реальное достижение высокихзаявленных значений КПД ИБП с дельта-преобразованием возможно при широкомвнедрении импульсных блоков питания с коррекцией коэффициента мощности. Этоозначает, что нагруз­ка приобретает преимущественно активный характер исоздаются условия для проявления высоких энергетических характеристик ИБП. Впоследнее время коэффициент мощности новых блоков питания достиг значения0,92...0,97. Дру­гим достоинством ИБП с дельта-преобразованием является высокийкоэффициент мощности самого устройства, близкий к 1. Это облегчает совместнуюработу ИБП и ДГУ. На основе ИБП с дельта-преобразованием строятся мощныецентрализо­ванные СБЭ с избыточным резервированием. Естественно, возможны такжесхе­мы с единичными ИБП. Диапазон мощностей ИБП этого типа 10...480 кВА. Воз­можнопараллельное объединение до 8 ИБП для работы на общую нагрузку в од­ной СБЭ.Данный тип ИБП является основной альтернативой типу ИБП с двой­нымпреобразованием.[4]
ФеррорезонансныеИБП названы так поприменяемому в них феррорезонансному трансформатору. В основу принципа егоработы положен эффект феррорезонанса, применяемый в широко распространенныхстабилизаторах напряжения. При нормальной работе трансформатор выполняетфункции стабилизатора напряжения и сетевого фильтра. В случае потери питанияферрорезонансный трансформатор обеспечивает нагрузку питанием за счет энергии,накопленной в его магнитной системе. Интервала времени длительностью 8… 16 мсдостаточно для запуска ин­вертора, который уже за счет энергии аккумуляторнойбатареи продолжает поддер­живать нагрузку. Коэффициент полезного действия ИБПданного типа соответству­ет КПД систем двойного преобразования (не превышает93%). Данный тип источ­ников бесперебойного питания широкого распространения неполучил, хотя обес­печивает очень высокий уровень защиты от высоковольтныхвыбросов и высокий уровень защиты от электромагнитных шумов. Предел мощностиИБП данного типа не превышает 18 кВА.
Наиболее широкораспространен тип ИБП двойногопреобразования (double conversion UPS), представленный на рисунке.
Зачастую в качествесинонима двойного преобразования употребляют on-line. Это не вполне верно, так как к группе ИБП типа on-line относятся и другиесхемы ИБП. В ИБП этоготипа вся потребляемая энергия поступает на выпрямительи преобразуется в энергию постоянного тока, а затем инвертором — вэнергию пере­менного тока. Выпрямитель — это полупроводниковый преобразователь.В трех­фазных ИБП средней и большой мощности — это регулируемыйпреобразователь, выполненный по мостовой 6-импульсной схеме (схеме Ларионова),на основе полу­проводниковых вентилей — тиристоров. Для улучшения энергетиче­ских характеристик выпрямителя(снижения искажений, вносимых в сеть при рабо­те преобразователя) применяютдвухмостовые выпрямители, выполненные по 12-импульсной схеме. Выпрямители в такой схеме включеныпоследо­вательно, они подключаются к питающей сети через трехобмоточныйтрансформа­тор. В современных ИБП выпрямитель непосредственно не работает наподзаряд АБ. Для зарядки АБ в схему ИБП введено специальное зарядное устройство- пре­образователь постоянного тока, оптимизирующее заряд АБ, управляя напряжениемна АБ и зарядным током.
Обязательным элементомсхемы ИБП большой и средней мощности является байпас(by­pass) — устройство обходного пути. Это устройство предназначенодля непосредственной связи входа и выхода ИБП, минуя схему резервирования питания.
Байпас позволяет осуществ­лятьследующие функции:
·          включение/отключениеИБП при проведении ремонтов и регулировок без от­ключения питанияэлектроприемников;
·          перевод нагрузкис инвертора на байпас при возникновении перегрузок и ко­ротких замыканий навыходе источника бесперебойного питания;
·          перевод нагрузкис инвертора на байпас при удовлетворительном КЭ в питаю­щей сети с цельюснижения потерь электроэнергии в ИБП (econom mode — экономичный режим работы).[5]
Байпас представляет собойкомбинированное электронно-механическое устрой­ство, состоящее из такназываемого статического байпаса и ручного (механическо­го) байпаса.Статический байпас представляет собой тиристорный (статический) ключ извстречно-паралельно включенных тиристоров. Управление ключом (вклю­чено/выключено)осуществляется от системы управления ИБП. Оно может произ­водиться как вручную,так и автоматически. Автоматическое управление осуществ­ляется при возникновенииперегрузки и в экономичном режиме работы ИБП. При этом в обоих случаяхнапряжение инвертора синхронизировано с напряжением на входе цепи байпаса и симпульсами управления, что позволяет произвести перевод нагрузки с инвертора набайпас и обратно «без разрыва синусоиды».
Ручной (механический)байпас представляет собой механический выключатель нагрузки, шунтирующийстатический байпас. Он предназначен для вывода ИБП из работы со снятиемнапряжения с элементов ИБП. При включенном ручном байпасе питание нагрузкиосуществляется через цепь «вход байпаса-ручной байпас-выход ИБП». Остальныеэлементы схемы ИБП: выпрямитель, инвертор, АБ, ста­тический байпас — на времявключения ручного байпаса могут быть обесточены (отключены от питания инагрузки) с целью ремонта, регулировок, осмотров и т.д. Об отключении АБ можноговорить с некоторой натяжкой, ибо, будучи в заряжен­ном состоянии, АБ являетсямощным источником постоянного напряжения, пред­ставляющим опасность дляобслуживающего персонала. По классификации «Меж­отраслевых правил по охранетруда (правила безопасности) при эксплуатации элек­троустановок» работы с АБследует относить к виду работ с частичным снятием на­пряжения. Принеобходимости замены аккумуляторов АБ ИБП переводят на руч­ной байпас, специальныминструментом разъединяют АБ на отдельные аккумуля­торы, после чего опасностьпоражения электрическим током устраняется.
При работе на байпасе,как статическом, так и ручном, ИБП не имеет возможно­сти обеспечиватьбесперебойное питание потребителей. Такие режимы должны сопровождатьсяадминистративно-техническими мероприятиями для исключения нежелательныхпоследствий для потребителей при отключении питания при работе на байпасе.Самая простая мера — проведение профилактических и ремонтных ра­бот в нерабочеевремя потребителей.
Инвертор, управляемыймикропроцессором, выраба­тывает синусоидальное на­пряжение, поступающее нанагрузку. В мощных трехфаз­ных ИБП инвертор также вы­полнен по трехфазной мосто­войсхеме. Для по­строения синусоиды в инвер­торе реализован принципширотно-импульсной модуля­ции (ШИМ).
Принцип его действиясостоит в подаче импульсов переменной скважности че­рез тиристоры натрансформатор, выполняющий одновременно роль фильтра, или непосредственно наLC-фильтр на выходе инвертора. В результате формируется синусоидальноенапряжение с низким коэф­фициентом гармонических искажений: КU
В современных ИБПдвойного преобразования применяют схему зеркального преобразования. На рисункеизображены выпрямитель и инвертор ИБП, выполнен­ные по схеме зеркальногопреобразования. В основу схемы положено применение мощных IGBT-транзисторов(Insulated Gate Bipolar Transistor — полевой биполяр­ный транзистор с изолированнымзатвором). Смысл термина «зеркальное преобра­зование» состоит в том, чтопроцессы выпрямления и инвертирования электроэнер­гии реализованы на одинакововыполненных преобразователях. Преимущества применения зеркальногопреобразования заключаются в обеспечении:
·          отсутствиянелинейных искажений входного тока без дополнительных фильт­ров;
·          коэффициентамощности ИБП, близкого к единице;
·          реализациипринципа ШИМ без выходного трансформатора и фильтра.
Это позволяетоптимизировать совместную работу ИБП с ДГУ, снизить массо-габаритныепоказатели. Недостатком зеркального преобразования является более низкий КПД(на 1...1,5%), чем у ИБП двойного преобразования с тиристорнымипреобразователями. Это ограничивает область применения ИБП с зеркальным пре­образованиеммощностью до 30...40 кВА. В мощных трехфазных ИБП двойного преобразования частоприменяют комбинированные схемы преобразователей — тиристорный выпрямитель иинвертор на ЮВТ-транзисторах.
Технология двойногопреобразования отработана и успешно используется свы­ше двадцати лет, однако ейприсущи принципиальные недостатки:
·          ИБП являетсяпричиной гармонических искажений тока в электрической сети (до 30%) и, такимобразом, — потенциально причиной нарушения работы другого оборудования,соединенного с электрической сетью; он имеет низкое значение входногокоэффициента мощности (cosφ);
·          ИБП имеетзначительные потери, так как принципом получения выходного переменного токаявляется первичное преобразование в энергию постоянного тока, а затем сновапреобразование в энергию переменного тока; в процессе такого двойногопреобразования обычно теряется до 10% энергии.
Первый недостатокустраняется за счет применения дополнительных уст­ройств (входных фильтров,12-импульсных выпрямителей, оптимизаторов-бусте­ров), а второй принципиально неустраним (у лучших образцов ИБП большой мощности КПД не превышает 93%).Современные ИБП двойного преобразования оборудуются так называемымикондиционерами гармоник и устройствами кор­рекции коэффициента мощности(cosφ). Эти устройства входят либо в базовый комплект ИБП, либоприменяются опционально и позволяют снять проблему с внесением гармоническихискажений (составляют не более 3%) и повысить коэф­фициент мощности до 0,98.
Поскольку в дальнейшемпри рассмотрении систем бесперебойного электро­снабжения мы будемориентироваться в основном на ИБП двойного преобразова­ния, то имеет смыслболее подробно рассмотреть варианты исполнения схем ИБП данного типа.Существуют схемы ИБП 1:1, 3:1 и 3:3. Это означает:
·          1:1 — однофазныйвход, однофазный выход;
·          3:1 — трехфазныйвход, однофазный выход;
·          3:3 — трехфазныйвход, трехфазный выход.[7]
Схемы 1:1 и 3:1целесообразно применять для мощностей нагрузки до 30 кВА, при этомсимметрирование не требуется, и мощность инвертора используется ра­ционально.Следует иметь в виду, что байпас в таких схемах является однофазным и припереходе ИБП с инвертора на байпас для входной сети ИБП 3:1 становитсянесимметричным устройством, подобно ИБП 1:1. Проектом должен быть преду­смотренрежим работы на байпасе, т.е электрическая схема не должна подвергатьсяперегрузкам, и КЭ не должно выходить за установленные пределы при переходе ИБПна байпас. На рисунке приведена схема ИБП 3:1.
Особенностью данной схемыявляется наличие на входе конвертора 3:1. При его отсутствии ИБП имеет схему1:1. Наличие конвертора не только превращает ИБП 1:1 в 3:1, но и позволяетосуществлять работу на байпасе в симметричном режиме.
Cхема ИБП по схеме 3:3. Здесь имеетсязарядное устройство для оптимизации режима заряда аккумулятор­ной батареи ипреобразователь постоянного тока — бустер (booster DC/DC), позво­ляющийоблегчить работу выпрямителя за счет снижения глубины регулирования. Такимобразом обеспечивается меньший уровень гармонических искажений вход­ного тока.В некоторых случаях такую схему называют схемой с тройным преобра­зованием.
Принципиально нетпредпосылок выделять такие схемы в отдельный тип ИБП, так как остается общимглавный принцип — выпрямление тока с его последующим инвертированием.Разумеется, в звене постоянного тока могут присутствовать сгла­живающиеёмкости, а в некоторых случаях — дроссель (на схемах не показаны). Источник работаетпо схеме 3:3 в любом режиме — при работе через инвертор (ре­жим on-line) и приработе на байпасе. По отношению к питающей сети работа в ре­жиме on-lineявляется симметричной, тогда как работа на байпасе зависит от балан­са нагрузокпо фазам. Впрочем, сбалансированность нагрузок по фазам в первую очередь важнадля рационального использования установленной мощности самого источника, а поотношению к питающей сети небаланс по фазам при работе на бай­пасе можетпроявить себя только при работе с ДГУ. Но в этом случае решающим будет несимметрия нагрузки, а её нелинейность.
В настоящее время дляповышения эффективности (КПД) применяется комби­нированнаясхема, суть функционирования которой заключается в следующем.Выделяется диапазон входного напряжения, как правило ±6… 10%, в котором ИБПработает в так называемом экономичном режиме (переходит на статический бай­пас),а при выходе входного напряжения из этого диапазона ИБП в течение 2...4 мспереходит в режим on-line. Созвучно с рекламным слоганом эту технологию можнохарактеризовать как «два в одном». При использовании ИБП в электросетях, имею­щихпоказатели качества электроэнергии не ниже ГОСТ 13109-97, эта технология даетсущественное снижение потерь электроэнергии за счет высокого коэффициен­таполезного действия в экономичном режиме. Все потери электроэнергии в этомрежиме сводятся к потерям в проводниках и тиристорах статического байпаса. КПДпри этом приближается к 98%.
Однако и у этой схемыимеются некоторые недостатки:
·          при применениитаких ИБП в качестве централизованных в двухуровневой схеме СБЭ диапазоннапряжения, в котором осуществляется работа в эконо­мичном режиме, должен бытьменьше диапазона напряжения ИБП второго уровня до перехода на питание отбатарей, чтобы не вызвать перехода ИБП второго уровня в автономный режим;
·          при работе вэкономичном режиме ИБП не защищает входную сеть от гармо­нических искаженийтока, вызываемых нагрузкой с импульсными блоками питания. Как следствие,необходимо увеличение сечения нейтрального про­водника на входе ИБП изначительное увеличение мощности ДГУ (по данным фирмы АРС, мощность ДГУ должнапревышать расчетную мощность ИБП в 6...9 раз). При работе ИБП с ДГУ соизмеримоймощности следует средства­ми конфигурирования ИБП исключать экономичный режимработы.[8]

/>Глава 3. Технические характеристики источников бесперебойного питания
 
До настоящего времени вРоссийской Федерации действует ГОСТ 27699-88 (Стан­дарт СЭВ 5874-87) «Системыбесперебойного питания приемников переменного тока. Общие технические условия».Так как основным назначением СБЭ является электроснабжениеинфокоммуникационного оборудования, требования к ИБП на­ряду с рекомендациямистандарта определяются следующими факторами:
·          характеристикамиблоков питания оборудования;
·          обеспечениемнадежности электроснабжения при некритичных авариях и не­исправностях в самойСБЭ;
·          обеспечением электромагнитнойсовместимости.[9]
Области нормальногофункционирования и области отказов и сбоев импульсных блоков питания взависимости от напряжения и време­ни нарушения электроснабжения.
Требования ГОСТ 27699-88представлены в таблице, которая может помочь в выборе ИБП. Некоторые ячейки втаблице не заполнены. Это означает, что стан­дарт не регламентирует данныйпараметр, а при выборе ИБП следует руководство­ваться техническими условиями назащищаемое оборудование. Масса и габариты устройств должны быть приняты вовнимание при разработке строительного зада­ния на размещение ИБП, определениипригодности монтажных проемов и нагру­зочной способности перекрытий. КПД имеетсмысл сравнивать при выборе ИБП одинакового типа. Количество параллельноработающих ИБП важно при выборе оборудования для создания отказоустойчивойсистемы электроснабжения.
ХарактеристикиИБП по ГОСТ 27699-88Показатель Значение, % Стабилизация напряжения ±5 Стабилизация частоты ±2 Гармонические искажения 5 Фильтрация ВЧ-импульсов - ВХОДНОЙ cosφ - Гальваническая развязка - Колебания напряжения на входе -15...+10 Колебания частоты на входе ±2 Перегрузочная способность (в течение 15 мин) 110 Количество агрегатов, работающих параллельно -
На практике производителиИБП предоставляют достаточно большой объем технических характеристиквыпускаемой продукции. В таблице приводятся наиме­нования и необходимыекомментарии к характеристикам ИБП.
 
ХарактеристикиИБПХарактеристика Описание Общие данные Номинальная выходная мощность ИБП (кВА) Номинальная мощность ИБП без учета КПД и заряда АБ Номинальная выходная мощность одного модуля ИБП (кВА) Номинальная мощность одного модуля энергетического массива Количество ИБП, включаемых на параллельную работу Максимальное количество ИБП, включаемое параллельно Схема ИБП Число фаз вход/выход (1:1; 3:1; 3:3) Количество модулей, включаемых на параллельную работу Максимальное количество модулей в устройстве или в группе КПД при нагрузке 100% в режиме on-line (%) Как правило, указывается для работы на активную нагрузку
Тепловыделение ИБП при нагрузке 100% и заряженных батареях (Вт) Тепловыделение с учетом КПД и без учета заряда АБ Тепловыделение одного модуля при нагрузке 100% и заряженных батареях (Вт) То же, для одного модуля энергетического массива Уровень акустического шума (дБ) Уровень шума при нагрузке 100% на расстоянии 1 м Плавающее напряжение батарей (В пост.тока) Напряжение на одном аккумуляторе (ячейке) Максимальный ток заряда батарей (А) Максимальный ток заряда для данного типа батарей (допускает регулировку) Количество батарей 12 В Количество аккумуляторов (ячеек) в АБ Наличие статического байпаса ИБП Да/нет Наличие механического байпаса ИБП Да/нет Наличие статического байпаса модуля ИБП Да/нет Устойчивость к перегрузкам в режиме байпаса Указывается в % к номинальной мощности ИБП Время перехода с байпаса на инвертор Максимальное время Рабочий диапазон температур (°С) Указывается для работы при нагрузке 100% Температура хранения/транспортировки (°С) Указывается для системного блока или модуля ИБП Входные параметры Номинальное напряжение (В) Номинальное входное напряжение Диапазон изменения напряжения Диапазон входного напряжения без перехода в автономный режим Диапазон изменения частоты (Гц) Без перехода в автономный режим Коэффициент мощности Коэффициент мощности или cosφ Форма потребляемого тока Для ИБП средней и большой мощности — всегда синусоидальная Выходные параметры Номинальное напряжение (В) Номинальное выходное напряжение, допускает регулировку Разброс напряжения (%) Отклонение напряжения без изменения нагрузки Разброс напряжения (при изменении нагрузки 0...100 и 100...0%) (%) Статический и динамический характер изменения нагрузки (в том числе 100%) Выходная частота (Гц) Указывается для работы в автономном режиме Разброс частоты (%) В автономном режиме, без изменения нагрузки Крест-фактор Допустимое отношение амплитуды к действующему значению тока нагрузки Перегрузка (%) Дополнительно указывается время перегрузки Коммуникационные возможности ПО для мониторинга и закрытия серверов Как правило, для ИБП малой и средней мощности Наличие SNMP-адаптеров Да/нет
Коммуникационный порт (интеллектуальный и сухие контакты) Да/нет Функция экстренного отключения (ЕРО) Emergency Power Off (экстренное отключение питания) Функция координации работы с ДГУ (Gen on) Программирование заряда АБ, блокировка байпаса и др.функции по сигналу «ДГУ в работе» (Gen on) Массогабаритные показатели Стандартные размеры ИБП (ШхВхГ) (мм) Для системного блока ИБП без фильтров и трансформаторов Размеры батарейных шкафов (ШхВхГ) (мм) Размер батарейных шкафов, могут указываться несколько типоразмеров Масса ИБП без батарей (кг) Масса системного блока ИБП Масса модуля ИБП (кг) Для энергетических массивов
 
Характеристики ИБП в первуюочередь представляют интерес для проектиров­щиков, поскольку они принимаюттехнические решения, направленные на обеспе­чение требований задания напроектирование. Заказчику основное внимание следу­ет уделять предоставлениюисходных данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Первое и самое главноеназначение источника бесперебойного питания — обеспечить электропитаниекомпьютерной системы или другого оборудования в то время, когда электрическаясеть по каким-то причинам не может это делать. Во время такого сбояэлектрической сети ИБП питается сам и питает нагрузку за счет энергии,накопленной его аккумуляторной батареей.
XXI век – век передовыхтехнологий и сложных устройств которые работают благодаря электропитанию.Поэтому электрическое питание – это важная составляющая нашей жизни, безкоторой труд человека отнюдь не облегчится. На современном этапе развитияисточником бесперебойного питания называется система, предназначение которойявляется защита оборудования от резких перепадов и пропадания в электросети.Источник питания заботится о вашей бытовой технике – в момент выключения врезультате пропадания напряжения в сети и стабилизирует напряжение.
Каждый человек,сталкивающийся с компьютерами, рано или поздно узнает о великолепной идеебесперебойного питания компьютеров. Если этот человек имеет инженерноеобразование и творческую жилку, он немедленно начинает изобретать«велосипед», придумывая, как бы можно было сделать такую штуку. Какправило, люди в этой ситуации придумывают одну и ту же схему, которая им кажетсянаиболее естественной и простой. Эта схема традиционно называется схемой сдвойным преобразованием энергии.

СПИСОКИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.Г. Костиков, Е.М. Парфенов, В.А.Шахнов «Источники электропитания электронных средств» Москва, Горячаялиния — Телеком 2004.
2. Гребнев В.В. Микроконтроллерысемейства AVR фирмы Atmel.-М.: ИП Радиософт, 2005.
3. Костиков В.Г., Парфенов Е.М.,Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника иконструирование: Учебник для вузов. — 2-е изд. — М.: Горячая линия — Телеком,2004.
4. Конструирование РЭА. Оценка иобеспечение тепловых режимов. Учеб. пособие / В. И. Довнич, Ю. Ф. Зиньковський.- К.: УМК ВО, 1990.
5. Методические указания к дипломномупроекту для студентов специальности «Радиотехника» / В.О. Дмитрук,В.В. Лысак, С.М.Савченко, В.І. Правда. — К.: КПІ, 1993.
6. Перельман Б.Л. Полупроводниковыеприборы. Справочник — «Солон», «Микротех», 1996 г.
7. Семенов Б.Ю. Силовая электроникадля любителей и профессионалов. М.: Солон-Р, 2005.
8. Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Этоже просто! Т.1. — М.: ООО " ИД СКИМЕН", 2002.