ККБ

UPS системасын тандашканда, баштапкы чыгымдар тууралуу суроо туугузат жана бул кээде уюмдарды төмөн чыгымдуу, бирок төмөн сапаттуу продукттарды сатып алууга түртөт. Бирок, сиздин дата-борборуңуздун критикалык электр энергиясын эң жогорку деңгээлде камсыз кылуу үчүн модулдук системаны тандаганыңызды текшерүү өтө маанилүү — бул ишти аткаруу үчүн кичинекей шарттарды (small print) толук окуу керек.

Кызыктуу болгону, бир нече жогорку сапаттуу UPS системаларында узак мөөнөттө чыгымдардын төмөндөшү көпчилүк учурда жогорку эффективдүүлүктүн натыйжасында байкалган, бул иштеп турган чыгымдарды жана жалпы ээлүүлүк чыгымдарын (TCO) төмөндөт, ошондуктан толук чыгымдык анализ жасоо ар дайым пайдалуу.

Демек, алардын негизги максаты боюнча, дата-борборлор кандай UPS тандап, иштеп тургандыкты максималдуу деңгээлге көтөрө алышат? Негизинен, жалгыз талкалануу нүктөсү (single point of failure) болбошу керек. Келишимге жетишпей, модулдук системанын конфигурациясын жана анын аныктамасын так түшүнүү өтө маанилүү.

Эң негизги деңгээлде, критикалык жүктү коргоочу бир гана өзүнчө UPS бирдиги N системасынын конфигурациясы деп аталат. Бирок өзүнчө UPS бирдиги бирдиктин айырымдык табып же алдын ала техникалык кызмат көрсөтүү үчүн иштебей калган учурда эч нандай төзүмдүүлүккө ээ эмес. Ошол эле рейтингдеги экинчи өзүнчө UPS бирдигин параллель туташтыруу төзүмдүүлүк берет жана бул N+1 конфигурациясы деп аталат. Бир нече өзүнчө бирдикти бир нече кичине рейтингдеги бирдиктерге бөлүп, ошол эле философияны камсыз кылууга болот.

Модулдуу деген түшүнүктүн башка бир аныктамасы — модулдуу форматта долбоорлонгон жана чыгарылган өзүнчө UPS. Түзөтүүчү, инвертор жана статикалык түймөк сыяктуу негизги компоненттери модулдуу. Мисалы, түзөтүүчүдө кандайдыр бир проблема пайда болсо, аны оңой алмаштырууга болот. Бул конфигурациянын кыйынчылыгы — бир компонент иштебей калса, бүтүн UPS функциясы да токтойт. Ал модулдуу система болушу мүмкүн, бирок анын иштеп тургандыгы (доступность) надёждуу эмес.

Башка чечим — бул биз «чыныгы модулдук UPS» деп аталган чечим. Бул жерде бир нече жеке UPS модулдары чыңгыс ичинде жайгашкан. Ар бир модул өзүнчө UPS болуп саналат, анда түзөткүч, инвертор жана статикалык переключатель бар жана бардык модулдар бир-бирине параллельдүү онлайн режимде иштейт. Мисалы, алты 50 кВттук UPS модулу бир гана чыңгыста жайгашып, 300 кВт N+1 надеждуу конфигурациясын камсыз кылат. Эгер керек болсо, модулду «горячей заменой» (такыр 30 секунд) иштеп турган башка модулдардын критикалык жүктөмдү коргоосуна тоскоолдук кылбай, алмаштыруу өтө тез болот.

Система эч убакта техникалык кызмат көрсөтүү үчүн башкарылышынан (башкарылышынан сыртка чыгарылышынан) өтүшүүгө муктаж эмес, ошондой эле таза электр тогуна.

Башка модулдук системалардын кээ биринде түзөткүч жана инвертор модулдарынын ичинде, бирок статикалык переключатель борборлоштурулган жана айрым. Бул ортого бир гана талкалануу нүктасын түзөт. Айрым статикалык переключательди алмаштырууга бир нече мүнөт гана кетет, бирок жайгашуу жерине жетүү үчүн техникалык кызматкерге сааттарга созулган убакыт кетиши мүмкүн. Бул убакытта система статикалык байпаска которулушун жасай албайт. Статикалык переключатель ар бир модулда камтылган чыныгы модулдук системада UPS рамкадагы башка модулдар жүктү коргоодон токтобойт, алардын алмаштырылышына чейин. Бул иштеп тургандык деңгээлин көпкө төртөлтөт.

Биз 0,99дан ашык электр энергиясын өндүрүүнү камсыз кылган, Максималдуу эффективдүүлүк Башкаруу (MEM) жана энергиянын азыгын жоготуу менен төмөн жалпы ээлеп туруу чыгымын (TCO) камсыз кылган жаңы буруу чыныгы модулдук UPS системасын иштеп чыктык. Биздин дизайн тобу технологиялык өнүгүштүн алдыңкы катарында жылдар бою маалыматтар борборлору менен иштеп келет.

1. Жогорку жыштыктагы машина:

Жогорку жыштыктагы кайчылануу технологиясын колдонуу аркылуу, жогорку жыштыктагы кайчылануу элементтери түзөткүчтөрдө жана инверторлордо күчтүн жыштыгындагы трансформаторлордун UPS-ин алмаштырат, бул жогорку жыштыктагы машиналар деп да белгилүү. Жогорку жыштыктагы машиналар кичине өлчөмдө жана жогорку эффективдүүлүктө.

2. Күчтүн жыштыгындагы машина:

Түзөткүч жана инвертор компоненттери катары күчтүн жыштыгындагы трансформаторду колдонгон UPS күчтүн жыштыгындагы машина деп да белгилүү.

Жогорку жыштыктагы машина VS өнөрөс жыштыгындагы машина.

2-1: Жогорку жыштыктагы машина изоляциялоочу трансформаторго ээ эмес, анын чыгыш нөл сызыгында жогорку жыштыктагы ток бар, ал негизинен ток торунун гармоникалык тоскоолдугунан, UPS түзөткүчүнүн пульсациялык тогунан жана жогорку жыштыктагы инвертордон, ошондой эле жүктөмдүн гармоникалык тоскоолдугунан келет. Тоскоолдук кернеши не гана жогорку мааниде болот, бирок аны жоюу да кыйын. Бирок, күчтүк жыштыктагы машина үчүн чыгыш нөл-жер кернеши төмөн, жогорку жыштыктагы компоненттери жок, бул компьютер тармактарынын коммуникациялык коопсуздугу үчүн маанилүү.

2-2: Жогорку жыштыктагы машинанын чыгышында трансформатор изоляциясы жок. Эгерде инвертордун кубат түзүүчү элементи кыска токтун таасири менен токтогон болсо, DC шинасындагы (DCBUS) жогорку туруктуу ток түзөт күчтүн жүктөмгө туурасынан таасир этет, бул коопсуздук коркунучу. Бирок, күчтүк жыштыктагы машина үчүн мындай маселе жок.

2-3: Күчтүк жыштыктагы машинанын жүктөмгө каршы таасириге чыдамдуулугу жогорку.

1. Энергиянын тейлешүүсү салыштырмалуу жогору. Жогорку энергияны сактоо тыгыздыгы 460–600 Вт·саат/кгге жеткен, бул кургак аккумуляторлорго караганда 6–7 эсе жогору;

2. Кызмат көрсөтүү мөөрө узун, кызмат көрсөтүү мөөрү 6 жылдан ашып кетет. Литий-темир-фосфаттан жасалган оң электроддуу аккумулятор 1C (100% DOD) ток менен заряддалып жана разряддалып, 10 000 жолу колдонулганын баалуу тарыхы бар;

3. Номиналдык кернеши жогорку (жеке иштеген кернеши 3,7 В же 3,2 В), бул үч никель-кадмий же никель-металл гидрид аккумулятордун тизмектелген кернешине жакын, ошондуктан аккумулятордун күчтүү пакетин түзүү ыңгайлуу;

4. Жогорку күчтүү чыдамдуулугу бар, электр транспортунда колдонулган литий-темир-фосфат литий-ион аккумулятору 15–30C заряддоо жана разряддоо сыйымдуулугун камсыз кылат, бул жогорку интенсивдүү иштөөгө жана тез ылдамданууга ыңгайлуу;

5. Өзүнчө разряддоо деңгээли өтө төмөн, бул аккумулятордун эң белгилүү артыкчылыктарынын бири. Азыркы учурда ал жалпысынан айына 1% дан төмөн болот, бул никель-гидрид аккумулятордун 1/20 синен төмөн;

6. Жеңил салмаалуу, бирдей көлөмдөгү коргошун-кислоталуу продуктка караганда салмаасы 1/5–1/6 га барабар;

7. Жогорку жана төмөнкү температурага чыдамдуу, -20°C–60°C ортодо иштей алат, технологиялык иштетилгеннен кийин -45°C ортодо да иштей алат;

8. Жашыл жана экологиялык коргоо: анын чыгарылышы, колдонулушу же ташталышы кезинде ал кургак, ртуть, кадмий жана башка уулу жана зыяндуу агыр металл элементтери менен заттарды камтыбайт же пайда кылбайт;

9. Өндүрүш негизинен сууну токтотпойт, бул суу жетишпеген өлкөлөр үчүн өтө пайдалуу.

Аккумулятор UPS — үзгүлтүсүз электр кошуу системасынын маанилүү бөлүгү. Аккумуляторду туура карау аккумулятордун деградациясынын тездигин азайтат, аккумулятордун пайдалануу мөөрөн узартат, аккумуляторду алмаштыруу жыштыгын көп төмөндөт жана иштеп турган чыгымдарды тиешелүүлүк менен жакшыртат.

1. Тиешелүү сырткы температураны сактоо UPS аккумуляторунун пайдалануу мөөрөн узартат

Жалпысынан айтканда, UPS токтормоо аккумуляторунун иштешине таасир этүүчү фактор — бул чөйрөнүн температурасы. Жалпысынан аккумуляторлардын производителдери талап кылган оптималдуу чөйрө температурасы 20–25°C диапазонунда. Температуранын көтөрүлүшү аккумулятордун разряддагы сыйымдуулугун жакшыртса да, анын үчүн төлөнгөн баасы — аккумулятордун узактыгы күчтүү түрдө кыскартат. Сыноо натыйжаларында көрсөтүлгөндөй, эгерде табигый температура 25°C дан жогору болсо, ар бир 10°C га температуранын көтөрүлүшү менен UPS аккумуляторунун узактыгы күчтүү түрдө азаят. Бүгүнкү күндө UPS тезисинде колдонулган аккумуляторлор жалпысынан кызмат көрсөтүүгө муктаж эмес, герметикленип жасалган коргоолуу куршун-кислоталуу аккумуляторлор болуп саналат, алардын проекттеги узактыгы жалпысынан 5 жыл, бирок бул гана аккумуляторлардын производителдери талап кылган шарттарда гана ишке ашат. Эгерде белгиленген чөйрө шарттарына тиешелүү талаптардын бирөөсүнө туура келбесе, анда анын узактыгы күчтүү түрдө өзгөрөт. Ошондой эле чөйрө температурасынын көтөрүлүшү аккумулятордун ичиндеги химиялык активдүүлүктү күчөтөт, бул көп мөлчөрдө жылуулук энергиясын пайда кылат, андан кийин чөйрөнүн температурасы дагы көтөрүлөт. Бул жаман цикл аккумулятордун узактыгын кыскартууну тездетет.

2. UPS токтогонсуз аккумуляторду регулярдуу заряддаган жана разряддаган

UPS ток чыгаргычындагы жүзүп жүрүүчү заряддаган кернеши жана разряддаган кернеши заводдо номинал мааниге орнотулган, ал эми разряддаган ток жүктөмдүн өсүшү менен өсөт. Колдонууда жүктөмдү толук түрдө түзөтүш керек, мисалы, компьютер сыяктуу электрондук түзүлүштөрдүн колдонулган бирдиктеринин санын түзөтүш керек. Калыптык шарттарда жүктөм UPS-тин номинал жүктөмүнүн 60% тан ашпашы керек. Бул диапазондо аккумулятордун разряддаган тогу терең разряддан сакталат.

Чунки UPS узак мөөнөткө электр тармагына кошулган, жогорку сапаттагы электр тармагы жана электр тармагынын өчүшү аз болгон ортода аккумулятор узак мөөнөткө жүзүп жүрүү (флотация) режиминде болот, бул аккумулятордун химиялык энергияны электр энергиясына жана кайра тескерисинче өзгөртүү активдүүлүгүн убакыт өтүсү менен төмөндөтөт жана старение процессин тездетет. Ошондой эле пайдалануу мөөнөтүн кыскартат. Ошондуктан, аны 2–3 айда бир жолу толугу менен чыгыртыш керек, ал эми чыгыртыш убактысы аккумулятордун сыйымдуулугу жана жүктүн чоңдугу боюнча белгиленет. Толук жүктөмдө чыгырткан соң, тартибге ылайык 8 сааттан ашык убакытка заряддаган керек.

3. Эскерген/боштогон UPS токтогондон тоскоолдогон токтун аккумуляторларын убактысында алмаштыруу

Азыркы учурда ири жана орточо көлөмдөгү UPS электр кошуу түзүлүштөрүнө коюлган аккумуляторлардын саны 3-төн 80-ге чейин, же андан да көп болушу мүмкүн. Бул жеке аккумуляторлар токтун тармагы аркылуу бириктирилип, UPS үчүн туруктуу ток менен камсыз кылуу талабын канагаттандыруу үчүн аккумуляторлор тобу түзүлөт. UPS түзүлүшүнүн үзгүлтсүз иштеп турган жана колдонулган мезгилде аккумуляторлардын сапаты жана техникалык касиеттеринин айырмачылыгына байланыштуу айрым аккумуляторлардын касиеттери төмөндөп, сактоо сыйымдуулугу талаптарга жооп бербей калып, талкалануу мүмкүн. Аккумуляторлор тобундагы айрым аккумуляторлар талкаланган учурда, техникалык кызматкерлер тобундагы ар бир аккумуляторду текшерип, талкаланган аккумуляторларды аныкташы керек. Жаңы аккумулятор алмаштырганда, ушул өндүрүшчүнүн ошол эле тиби аккумуляторун сатып алууга аракет кылыңыз; кислотага төзүмдүү аккумуляторлорду, герметик аккумуляторлорду жана ар кандай техникалык касиеттерге ээ аккумуляторлорду аралаштыруу тыюу салынат.

PWM күн энергиясынын контроллеры күчтүү заряддоо, теңдештирүүчү заряддоо жана жүзүп жүрүүчү заряддоо деген үч заряддоо режимин колдонот.

Күчтүү заряддоо:

башкача айтканда, туурасынан заряддоо — бул тез заряддоо; аккумулятордун кернеши төмөн болгондо, жогорку ток менен жана салыштырмалуу жогорку кернеши менен аккумуляторду заряддаган кезде.

Теңдештирүүчү заряддоо:

Күчтүү заряддоо бүткөндөн кийин аккумулятор белгилүү бир убакыт бою токтоп турат. Кернеши белгилүү мааниге чейин төмөндөгөндө аккумулятор теңдештирүүчү заряддоо режимине кирет, бул аккумулятордун чыгыш кернешинин бирдей жана туруктуу болушун камсыз кылат.

Жүзүп жүрүүчү заряддоо:

Теңдештирүүчү заряддоо бүткөндөн кийин аккумулятор да белгилүү бир убакыт бою токтоп турат. Кернеши карау кернешине чейин төмөндөгөндө аккумулятор жүзүп жүрүүчү заряддоо стадиясына кирет, бул аккумулятордун заряддалып турган күйүндө болушун камсыз кылат, бирок ашыкча заряддоого учурабайт.

MPPT күн энергиясынын контроллеры MPPT чектелген ток менен заряддоо, туруктуу кернеши менен теңдештирүүчү заряддоо жана туруктуу кернеши менен жүзүп жүрүүчү заряддоо режимин колдонот.

MPPT чектелген ток менен заряддоо:

аккумулятордун кернеосу чоң эмес болгондо MPPT заряддоо режими колдонулуп, күн панелдеринин чыгыш кубаты аккумуляторго жеткирilet. Жарыктын интенсивдүүлүгү оңой татаал болгондо күн панелдеринин чыгыш кубаты артат, заряддоо тогу чегине жеткенде MPPT заряддоо токтотулуп, туруктуу ток менен заряддоого өтөт;

Жарыктын интенсивдүүлүгү азайганда, MPPT заряддоо режими ишке ашырылат.

Туруктуу кернео менен заряддоо:

аккумулятор MPPT заряддоо режими жана туруктуу ток менен заряддоо режими арасында эркин которулат, бир-бирине кооперациялашып, аккумулятордун кернеосу каныккан кернеого жеткенде туруктуу кернео менен заряддоо стадиясына кирип, аккумулятордун заряддоо тогу постепалдык түрдө 0,01C чейин азаят, андан кийин заряддоо стадиясы токтотулуп, жүзүп жүрүү (флотация) стадиясына кирип, заряддоо уланат.

Туруктуу кернео менен жүзүп жүрүү (флотация) заряддоо:

аккумулятор туруктуу кернеодон аз гана төмөн кернео менен заряддалат.

Бул стадия негизинен аккумулятордун өзүнчө разряддалууынан пайда болгон энергияны толуктоо үчүн колдонулат.

Инвертордун жумшак ишке кирүүсүнүн принциби:

1. Инвертордун жумшак ишке кирүүсү — бул кернеэ нөлдөн номиналдык кернеэгече постепенно көтөрүлөт, ошондуктан моторду ишке киргизүүнүн бардык процесинде токтогон момент болбойт, бирок жумшак ишке кирүү амалы аткарылат.

2. Жумшак ишке киргизүүчү — бул мотордун жумшак ишке кирүүсүн, жумшак токтотуу жана бир нече коргоо функцияларын бириктирген жаңы мотордун башкаруу куралы. Анын негизги түзүлүшү — электр тогу менен башкарууга подвергающийся мотор ортосунда үч фазалуу параллель тиристор жана анын электрондук башкаруу схемасы. Үч фазалуу инвертирленген параллель тиристордун өтүш бурчуна ар кандай ыкма менен таасир этүү аркылуу башкарууга подвергающийся моторго киргизилген кернеэ талаптарга ылайык өзгөрөт жана ар кандай функцияларды ишке ашырууга болот.

Инвертордун жумшак ишке кирүү функциясы:

1. Инвертор күчкө алынган учурда инвертор күчкө алынат, бирок 220 В чыгышын берүүдө 2 секунддай кечигүү болот. Кернеши дароо 220 Вга жетпейт, башында 100 Вдан баштап жайлап 220 Вга чейин көтөрүлөт, ооба. Бул инвертордун өзүнүн коргосуу системасы.

2. Мисалы, 1000 Вт күчтүү адаттағы инвертор күчкө алынганда 1000 Вт чыгышын берет. Эгерде жумшак ишке кирүү (soft start) болсо, чыгыш күчү жайлап көтөрүлөт: 700 Вт–800 Вт–900 Вт–1000 Вт.