مقالات فنی
1400/04/12 11:20

مقایسه UPS های مبتنی بر ترانسفورماتور و UPS های بدون ترانسفورماتور

 

مقایسه طراحی UPS بدون ترانسفورماتور و با ترانسفورماتور

زمانی که طراحی UPS بدون ترانس در سالهای ابتدایی قرن حاضر مورد توجه عموم قرار گرفت ، با اندازه کوچک و هزینه کم جایگاه خود را در بازار UPS بدست آورد. به نظر می رسد ضربه بزرگی به بازار UPS مبتنی بر ترانسفورماتور معمولی وارد شده باشد، با این حال، UPS مبتنی بر ترانسفورماتور کاملاً بی فایده نیست، برعکس، برای برخی از کاربردها بسیار حیاتی و بدون جایگزین است. در این مقاله تفاوت بین UPS مبتنی بر ترانسفورماتور و UPS بدون ترانسفورماتور بررسی خواهد شد.

چرا طراحی UPS از ترانسفورماتور به ترانسفورمر تبدیل می شود؟

دلیل استفاده از ترانسفورماتور داخلی در سیستم UPS اولیه، فناوری اینورتر توان است که در طراحی UPS استفاده شده است. در روزهای اولیه ، اینورتر بر اساس دیود ها / تریستورهای کنترل شده با سیلیکون بود تا خروجی موج سینوسی را از طریق فیلتر تولید کند. (در حالت تبدیل دوگانه ، سیستم UPS با ترانسفورماتورهای جداسازی به طور سنتی از توپولوژی های یکسو کننده تریستور 6 یا 12 پالسی استفاده می کند(. دستگاه های تغذیه هنگام تأمین از DC خاموش نمی شوند و از آنجایی که سرعت سوئیچینگ دستگاه های قدرت کم است، برای تولید شکل موج مورد نظر به یک ترانسفورماتور نیاز دارد. با پیشرفت تکنولوژی، اگرچه ترانزیستورها برای تأمین و خاموش شدن بدون تهیه مدارهای اضافی تولید می شوند، ولتاژهای عملیاتی برای رسیدن به جریان بالا سوئیچ ، صرف می شوند. برای کمک به افزایش ولتاژ خروجی UPS برای تأمین بار بحرانی با همان ولتاژ ورودی ، ترانسفورماتور نیز لازم است.

 

 

شکل 1: نمودار UPS مبتنی بر ترانسفورماتور

 

برای پیشرفت بیشتر در دستگاه های سوئیچینگ قدرت، ترانزیستور دو قطبی عایق دار (IGBT) استفاده می شود. اینورترهای UPS مبتنی بر فناوری IGBT با استفاده از مدولاسیون عرض پالس موج سینوسی مورد نظر را تولید می کنند و استفاده از ترانسفورماتور بزرگ و فیلتر را از بین می برند. با طراحی IGBT، UPS بدون ترانس در تبدیل مستقیم DC به AC موثرتر است ، که به ولتاژ خروجی پایدار تری کمک می کند.

  

  شکل 2: نمودار UPS بدون ترانسفورماتور

 

تفاوت های فنی بین UPS مبتنی بر ترانسفورماتور و UPS بدون ترانسفورماتور


مهمترین تمایز بین UPS مبتنی بر ترانسفورماتور وUPS بدون ترانسفورماتور وجود اجزای ترانسفورماتور است. برای آگاهی بهتر از ویژگی های فنی و عملکرد آنها ، مقایسه زیر در مورد ویژگی های فنی ذکر شده است.
 

 

Transformer-free UPS

Transformer-based UPS

 

95-96%

90-92%

Efficiency on double conversion mode

99%

99%

Efficiency on eco-mode

3-4%

3-4% (IGBT-based rectifier)12% (12-pulse thyristor-based rectifier)30% (6-pulse thyristor-based rectifie)

Total harmonic distortion of the input current (THDI(

2%

2%

Total harmonic distortion of the output voltage (THDU)

0.99-0.97 at full and partial load

Low on partial load

Input power factor (Input PF(

0.2%

More than 5% without battery charger0.2% with battery charger

AC ripple on battery

Static bypass switch, but the bypass AC input must be the same as inverter AC output

Static bypass switch

Bypass function

Low

High

Output impedance

Ideal, direct control of the output sine wave, each phase is controlled independently. Thus, unbalanced loads do not affect the output voltages

Poor, unbalanced loads affect output voltages

Dynamic response

1 tonne and 1.5-1.6

2.2-2.6 tonnes and 1.8-2.0

Weight and Size (500kVA unit(

 

کدام یک بهتر است: UPSمبتنی بر ترانسفورماتور یا UPS بدون ترانسفورماتور؟


با اشاره به تفاوت های فنی بین UPS بدون ترانسفورماتور و UPS مبتنی بر ترانسفورماتور ، بخش زیر دو طرح UPS را از نظر مصرف کنندگان مقایسه کرده و مزایای آنها را روشن می کند.
سازگاری: UPS بدون ترانسفورماتور انعطاف پذیری بیشتری را در انطباق با نیازهای نامشخص آینده فراهم می کند. اندازه UPS بدون ترانس معمولاً کوچکتر از یک مبدل ترانسفورماتور دارای درجه قدرت برابر است و برای گسترش در یک فضای خاص راحت تر است. علاوه بر این ، در حال حاضر ، UPS بزرگ بدون ترانسفورماتور طراحی مدولار را در یک بسته جمع و جور اتخاذ می کند تا در صورت عدم اطمینان از نیاز کل بار یا در صورت نیازهای آینده ظرفیت ، به راحتی اضافه شود.
قابلیت اطمینان: UPS بدون ترانسفورماتور قادر به جدا کردن خطاهای داخلی مانند یک ترانسفورماتور نیست. اگرچه این مشکل با افزودن یک ترانسفورماتور جداسازی قابل حل است، اما ممکن است به نقاط خرابی دیگر و نرخ خدمات بالاتر واحد منجر شود. با بهره گیری از ترانسفورماتور جداسازی در طراحی UPS مبتنی بر ترانسفورماتور، افزایش قابلیت اطمینان اتصال DC و سال ها تجربه کاربرد و نوآوری های فناوری ، UPS مبتنی بر ترانس از قابلیت اطمینان و استحکام بالاتری برخوردار است.
در دسترس بودن: به طور کلی UPS مبتنی بر ترانسفورماتور ضمن ساده سازی کنترل جریان خطا، به ویژه برای مراکز داده با قدرت بالا و سایر برنامه های حیاتی، بالاترین میزان دسترسی را فراهم می کند. امروزه طراحی های بدون ترانسفورماتور نیز در دسترس بودن آنها را تا سطح معقولی بهبود می بخشد، اما در مقایسه با مدلهای مبتنی بر ترانسفورماتور، کمتر است. بنابراین UPS بدون ترانسفورماتور برای مشاغل کوچک و متوسط که در دسترس بودن مهمترین نگرانی نیست، عملی تر است.
دوام باتری: عمر باتری به ریپل AC بر روی باتری متصل است. به دلیل ولتاژ بالا در UPS بدون ترانس ، به طور کلی ، یک مبدل اضافی نیز در طراحی بدون ترانسفورماتور اضافه شده است که کنترل دقیق باتری ها و یک مدار DC تمیز و بدون امواج را فراهم می کند. بنابراین عمر باتری UPS بدون ترانس از یک ترانسفورماتور بیشتر است و می تواند تا 12 سال هم برسد.
هزینه: در مورد هزینه واحدهای برق UPS ، هزینه اولیه و هزینه عملیاتی هر دو مورد نیاز است تا در نظر گرفته شود. به دلیل عدم نصب ترانس در داخل آن ، UPS بدون ترانسفورماتور طبیعی است که قیمت کمتری نسبت به مدل های مبتنی بر ترانس داشته باشد. UPS بدون ترانسفورماتور همچنین دارای ابعاد کوچکتری نسبت به UPS مبتنی بر ترانسفورماتور است که باعث کاهش نیاز به فضای اضافی در مرکز داده می شود. هزینه های عملیاتی شامل هزینه های عملیاتی برای تأمین برق، هزینه های نگهداری و سایر موارد است که واحدهای UPS بدون ترانسفورماتور کارایی بالاتری را نشان می دهند، در نتیجه تلفات برق کاهش می یابد.


خلاصه


هر دو طرح UPS مبتنی بر ترانسفورماتور و UPSبدون ترانسفورماتور ویژگی های اساسی را ارائه می دهند و ویژگی های اصلی آنها را حفظ می کنند. واضح است که این روزها UPS بدون ترانس بر بازار حاکم است  UPS بدون ترانس با اکثر الزامات طراحی منبع تغذیه امروزی مطابقت دارد، اما برای کاربردهایی که به بالاترین اطمینان و ایمنی مانند زمینه های پزشکی نیاز دارند، UPS مبتنی بر ترانسفورماتور بهترین انتخاب است.

منبع: www.community.fs.com
 

 

نظرات

نظر شما
نام :
پست الکترونیکی :
وب سایت :
متن :

تصویر :

برچسب ها : 
looding"src="/images/loading.gif"