Výhody beztransformátorových UPS při správě baterie

Všimněte si, že konvertor zapojený jako poloviční můstek může ovládat napětí baterie nezávisle na napětí sběrnice a též připouští široký rozsah hodnot napětí baterie (např. 192 až 240 článků). Tento konvertor též dovoluje ponechat baterii v odpojeném stavu a tím vyloučit trvalé dobíjení a urychlené stárnutí baterie (zejména při vyšších teplotách) v důsledku udržování napětí baterie na hodnotě podstatně vyšší než je jeho hodnota v odpojeném stavu. Při využití těchto doplňkových možností může technologie ABM a další způsoby dobíjení mnohem efektivněji působit na prodloužení životnosti baterií. Technologie ABM je zabudována do konstrukce nabíječů Powerware.

Blok IGBT usměrňovače obsluhuje spotřebu odebíranou ze vstupního přívodu, zatímco blok invertoru obsluhuje výstupní proud. Při hodnotě vstupního účiníku PF >0,99 lze zajistit spotřebu zátěže až do 90% nominální hodnoty (kVA) a při tom ponechat rezervu postačující pro dobíjení baterie. V intervalech, kdy je na vstupním přívodu nižší napětí, se baterie nedobíjí, aby bylo zabezpečeno nepřetržité napájení výstupní zátěže. Po obnovení napěťových poměrů na napájecím přívodu se obnoví též plné, nebo zrychlené dobíjení baterie.

Je-li na vstupu UPS zařazen LC filtr SMALL (indukčnost+kapacita) typu dolní propust, pak mírné změny typu di/dt přes vstupní tlumivky neovlivní napětí na vstupním přívodu – podobně, jako jsou filtrovány na výstupu stejným typem LC filtru.

 
Klasické součástky UPS v porovnání se součástkami beztransformátorových UPS
Jako příklad toho, co lze vypustit při použití beztransformátorové konstrukce je ukázáno
na Fotografii 1, znázorňující „Magnetický blok“ konvenčního uspořádání UPS. Je zobrazen výstupní transformátor, tlumivky ve vstupním přívodu , tlumivka stejnosměrné sběrnice (DC bus), výstupní filtrační tlumivky a indukčnosti vstupního filtru harmonických kmitočtů. Nejen, že celá sestava má vysokou hmotnost, ale též podstatně přispívá k celkovým rozměrům systému. Rozměrové a zřejmé hmotnostní rozdíly klasických součástek v porovnání s novou beztransformátorovou technologií jsou dobře patrné při paralelním porovnání obou řešení.
             

Tyto tlumivky jsou zapájeny do desky tištěných spojů (PCB) a připevněny do hliníkového U- šasi se zlomkem původní velikosti, hmotnosti a ceny. Výsledný obrázek je na fotografii č. 3.

V beztransformátorových UPS se často používají konstrukce s uzavřenými magnetickými jádry. Vysoké proudy a nízké indukčnosti vyúsťují ve velké vzduchové mezery.

Při vyloučení všech magnetických obvodů kromě centrálního sloupku jádra se snižuje celková permeabilita a objem centrálního jádra. Omezí-li se vinutí pouze na dvě vrstvy a zajistí-li se mezera mezi jádrem a vinutím, je možné přímě chlazení všech vinutí.

Při kmitočtech nad 10kHz bude u plného drátového vodiče docházet ke ztrátám vlivem skinefektu a malé vzdálenosti vodičů. Výše uvedené dokonalé chlazení umožňuje pro vinutí použít pouze jednovrstvou licnu, jejíž cena je zlomkem ceny tradiční vícevrstvé licny. Ferritové jádro má velmi malé ztráty a není ohříváno vinutím. Při párovém řazení tlumivek lze snížit magnetické vyzařování a přitom, při antiparalelním uspořádání získat až 15% zvýšení indukčnosti (viz níže uvedený obr. 7).

 
Potlačené magnetické pole ve větší vzdálenosti a hliníkové šasi pohlcující magnetický tok umožňují vyloučit často zmiňované problémy s rušením způsobeným rozptylovým magnetickým polem.


Nová technologie s beztransformátorovým uspořádáním a malými a lehkými filtračními tlumivkami, s IGBT prvky v invertoru a usměrňovači a moderními typy ovládání a řízení přináší zlepšení parametrů a zvýšení užitné hodnoty. V porovnání s klasickými konstrukcemi UPS má beztransformátorové uspořádání pouze 25% původní hmotnosti a 60% zaujímané podlahové plochy^*.
Nízké hodnoty vstupního nelineárního zkreslení (<4,5% při plném zatížení) a vysoká hodnota vstupního účiníku (>0,99) jsou udržovány až do téměř 10% zatížení, aniž by bylo nutné používat přídavný vstupní filtr. Účinnost při plném zatížení navíc dosahuje 94% a více. Mechanická konstrukce UPS může být navržena tak, že kvůli chlazení či kabeláži není nutný přístup, ani volný prostor, ze strany či zezadu UPS. Tyto nové přednosti učiní z výše uvedené technologie upřednostňovanou topologii UPS.

^*pro porovnání byla použita UPS Eaton 9395