Ибп с двойным преобразованием что это такое
Обзор преимуществ и недостатков ИБП двойного преобразования
ИБП двойного преобразования напряжения — это аварийный источник высококачественного и бесперебойного 
питания электротехнических приборов бытового и промышленного назначения. В отличие от других средств аналогичного назначения, имеет уникальные технические параметры, позволяющие ИБП быть незаменимым. Вместе с тем, некоторые
технические характеристики устройства уступают другим ИБП.
Основное отличие ИБП двойного преобразования от всех аналогичных приборов в том, что он формирует на выходе высококачественное переменное напряжение вне зависимости от качества переменного напряжения на входе. Если на входе нестабильное напряжение от внешней электросети, то его можно поднять до приемлемого уровня стабилизатором напряжения. Но некачественное напряжение от генератора исправить практически невозможно. Ниже кратко описано каким образом ИБП двойного преобразования делает качественное электрическое напряжение.
Принцип работы ИБП двойного преобразования
Переменное напряжение сети подается вначале на сетевой фильтр, который сглаживает электромагнитные помехи (за счет снижения и ограничения высокочастотных гармоник). Далее диодный мост преобразуют переменный ток в постоянный, часть которого подается на аккумуляторный блок (если это требуется), а часть на инвертор. Инвертор, в свою очередь, снова преобразует ток в переменный и подает на электроприбор.
Как видите, ИБП двойного преобразования отличается от обычного стабилизатора отсутствием автотрансформатора. А отличие от обычного ИБП в том, что внешнее напряжение всегда преобразуется, а не просто транслируется к потребителям.
ИБП двойного преобразования имеет в быту обозначение «онлайн», т. к. при отключении напряжения в сети, обеспечивает непрерывное, мгновенное, без задержек и провалов питание защищенных потребителей за счет энергии в аккумуляторах.
Наличие источника бесперебойного питания критически важно для функционирования многих видов электрических приборов и техники: котлов отопления и теплоснабжения, повышающих и циркуляционных насосов, насосов водоснабжения, промышленной и бытовой вычислительной техники и др. Поэтому «on-line»-ИБП повсеместно используются в промышленных нуждах, а в данный момент и для бытовых потребителей.
Устройство ИБП двойного преобразования
ИБП с двойным преобразованием — полностью электрический прибор. В нем нет деталей, подверженных механическому износу. Поэтому устройство обладает длительным сроком бесперебойной эксплуатации.
Достоинства и недостатки ИБП
· наличии схемы двойного преобразования, совмещенной с аккумуляторами, которые позволяют все время подавать на электроприборы высококачественное стабильное напряжение как при наличии, так и при отсутствии сети.
· переключение на аккумуляторы происходит мгновенно, позволяя исключить малейшие перебои в питании. Это преимущество делает необходимым использование устройства для запитывания чувствительных к скачкам напряжения приборов. При этом выходное напряжение не имеет электромагнитных помех.
· функции ИБП позволяют регулировать уровень и частоту выходного напряжение переменного тока.
· главным достоинством «онлайн» ИБП с двойным преобразованием напряжения является синусоидальная форма тока, которая важна для бесперебойной работы многих устройств.
· за счет усложненной, в сравнении с другими видами источников бесперебойного питания, схемы прибор имеет высокие показатели тепловыделения, шума вентиляторов, стоимости, при относительно низком КПД.
· стоимость устройства обуславливается дорогостоящими деталями.
· за счет двойного преобразования снижается коэффициент полезного действия до 90-94%.
· для повышения теплоотдачи на транзисторный блок установлен теплоотводящий радиатор с вентилятором. В зависимости от мощности, вентиляторов может быть больше чем один.
Характеристики ИБП двойного преобразования
Все источники резервного питания с двойным преобразованиям напряжения имеют примерно идентичные базовые сравнительные характеристики. Они влияют на параметры выбора устройства для конкретных необходимых целей.
— другие параметры являются субъективными или потребительскими: наличие или отсутствие дисплея контроллера, внешний вид, способ и варианты размещения, шумность, цена.
— дисплей прибора несет функцию отображения информации: входное и выходное напряжение, частота тока и др.
— в зависимости от области применения и мощности, вариант размещения может быть напольным, настенным или в специальной конструкционной стойке.
— цена зависит от производителя, поставщика, используемых схем, их качества и технических параметров.
ИБП с двойным преобразованием — что это, характеристики
ИБП с двойным преобразованием – краткое описание
Источником бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием называется такой тип устройства, в котором преобразование электроэнергии осуществляется дважды. Со стороны напряжения это выглядит следующим образом: низкокачественная характеристика на входе формирует постоянное напряжение, а на выходе выдаётся характеристика с эталонными показателями.
Важно! Данный прибор особенно важен в областях, к которым предъявляются высокие требования, подразумевающие выполнение качественной и бесперебойной работы, например, на производственных станциях, в центрах обработки данных и файловых серверах.
В целом ИБП необходим для того, чтобы путём использования дополнительного источника обеспечить подачу непрерывного электропитания. После подключения в схему подобного аппарата неизбежные кратковременные нарушения снабжения, такие как короткие замыкания, не будут угрожать системе, так как после внезапного отключения питания к работе мгновенно подключится резервный аккумулятор.
Принцип работы
Работа ИБП двойного преобразования определяется состоянием сети. Так, существует три режима, в которых источник одинаково качественно выполняет свои функции. При этом на подключение какого-либо режима влияет сетевое напряжение.
СПРАВКА: указанные режимы называют также ЭКО, оn-line и автономный.
В случае, когда нет отклонений от заданного диапазона, напряжение, которое подаётся в источник, попадает в фильтр, для сглаживания неизбежных помех, возникающих в сети, а после, не пересекаясь с преобразователями, передаётся на выход через байпас – резервный путь. Часть поступающей в ИБП энергии при этом расходуется на постоянную подзарядку резервного аккумулятора.
В сетевом режиме, называемом также on-line, устройство подключает большее количество элементов для выполнения своих функций. Изначально значения параметров напряжения также сглаживаются при помощи сетевого фильтра, и отфильтрованный ток поступает в выпрямитель, основная функция которого – преобразовать переменное напряжение от электросети в постоянное.
На участке цепи внутри ИБП, где не задействованы любые из входящих в конструкцию элементов, проходит преобразованный постоянный ток, но так как для функционирования нагрузки он не подходит, на его пути устанавливается инвертор – устройство, преобразовывающее напряжение (из постоянного в переменное).
СПРАВКА: в ИБП с двойным преобразованием используются инверторы с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией (ВК ШИМ), из-за чего на выход из источника приходит напряжение с почти эталонной гармонической формой – синусоидой.
Кроме этого, при работе источника в on-line режиме часть поступающей энергии также переходит на зарядное устройство, которое питает запасную батарейку.
В третьем режиме, называемым автономным, нагрузка питается напрямую за счёт энергии, накопленной аккумуляторной батареей. Причём резервный аккумулятор может подключаться напрямую к инвертору для преобразования напряжения, а также связываться с последним через при помощи DC/DC конвертера, увеличивающего коэффициент полезного действия (КПД) системы.
СПРАВКА: ИБП двойного преобразования часто называют on-line ИБП из-за того, что выходная нагрузка не прерывается даже если произойдёт сбой – при внезапном прекращении подачи напряжения прибор мгновенно перейдёт к резервному аккумулятору.
Конструкция ИБП
Главная особенность конструкции ИБП – отсутствие любых механических элементов и узлов, что способствует долговечности прибора из-за отсутствия механического износа. Само устройство включает в себя электронные элементы, к которым относятся:
СПРАВКА: в конструкциях определённых моделей, имеющихся в продаже, присутствуют средства для вывода необходимой информации, например, жидкокристаллический дисплей, а также разъёмы и порты, чтобы подключить кабели для мониторинга системы и обмена данными.
Корпус может быть изготовлен в разных исполнениях, благодаря чему его можно прикрепить к стене или установить на пол или стол.
Преимущества ИБП с двойным преобразованием
On-line ИБП обладают рядом достоинств, существенно выделяемых их среди приборов с аналогичными функциями. К плюсам относятся:
СПРАВКА: некоторые модели обладают возможностью регулирования входного коэффициента мощности.
Минусы бесперебойника
Прежде всего основным недостатком on-line бесперебойников повсеместно считают высокую стоимость по отношению к приборам той же мощности, однако производители оправдывают ценовой вопрос выполнением всех заданных характеристик.
Кроме этого, существенным минусом ИБП с двойным преобразованием называют низкое значение КПД, но этот недостаток, невыгодно отличающий прибор от других типов источников питания, скомпенсирован высоким показателем защитного уровня системы. Также присутствие в устройстве резервного пути даёт возможность значительно повысить значение КПД при переключении на байпас.
Помимо указанного, из-за особенностей конструктивного исполнения и функциональных особенностей работа ИБП сопровождается громким шумом: для мгновенного подсоединения резервного аккумулятора к цепи его постоянно задействуют в буферном режиме, что сопровождается значительным тепловыделением. Чтобы избежать нагревания частей конструкции ИБП, в его состав включена система охлаждения, которая и становится источником шума.
ИБП и стабилизаторы с двойным преобразованием
Сегодня построенные на основе двойного преобразования энергии онлайн ИБП и инверторные стабилизаторы напряжения являются самыми востребованными изделиями в своих сегментах рынка электрооборудования. Высокий спрос на данные устройства объясняется их отличными техническими характеристиками, позволяющими обеспечивать качественным электропитанием даже самые требовательные нагрузки.
Содержание
Что же представляет собой технология двойного преобразования энергии, как она влияет на функционирование систем электропитания и почему на сегодняшний день считается одной из самых прогрессивных? Расскажем об этом в нашей статье.
Двойное преобразование
«С двойным преобразованием энергии» – такую фразу можно увидеть в описаниях, соответствующих многим источникам бесперебойного питания и всем инверторным стабилизаторам напряжения «Штиль». Что же она означает?
Технология двойного преобразования – один из способов повышения качества электроэнергии, заключающийся в двух последовательных трансформациях входного переменного напряжения: вначале оно переводится в постоянное (DC), а затем инвертируется обратно в переменное (AC). При этом вновь сформированное АС-напряжение имеет эталонные характеристики и избавлено от сетевых искажений.
Основное отличие данного способа от других, схожих по назначению, заключается в том, что преобразование (следовательно, и коррекция напряжения) осуществляется непрерывно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Это исключает влияние входных возмущений на выходное напряжение, которое абсолютно не зависит от состояния внешнего источника питания и имеет неизменно точное значение и синусоидальную форму. Иными словами, ни одна помеха или скачок напряжения не достигает нагрузки, подключенной к ИБП или стабилизатору с двойным преобразованием энергии. Такие устройства гарантируют надежную защиту любой, даже самой требовательной к качеству электропитания техники.
Отметим, что двойное преобразование энергии вошло в электротехнику сравнительно недавно – первые ИБП на его основе появились в конце XX века. Несколько позже – в начале XXI века данная технология нашла своё применение и в стабилизаторах напряжения. Номером один стали выпускаемые с 2015 года инверторные стабилизаторы «Штиль» серии «ИнСтаб». Они являются полностью отечественной разработкой (г. Тула), которая, выйдя на рынок, отлично зарекомендовала себя в практическом применении и быстро завоевала популярность у потребителей.
Конструктивные особенности
Изделия, использующие двойное преобразование энергии, имеют ряд специфических конструктивных особенностей. Разберем их на примере ИБП и стабилизаторов от бренда «Штиль», являющегося одним из лидеров среди российских производителей и поставщиков систем электропитания.
Главное отличие указанных приборов от устройств других типов – отсутствие автотрансформатора и каких-либо подвижных (электромеханических) частей в силовой цепи. Вместо них в состав онлайн ИБП и инверторного стабилизатора входят следующие компоненты:
| Компонент | Описание |
| Входной и выходной фильтры | Сглаживают электромагнитные помехи и обеспечивают выполнение требований ЭМС (электромагнитной совместимости). Входной фильтр также защищает нагрузку от перенапряжений. |
|---|---|
| Выпрямитель со встроенным корректором коэффициента мощности (ККМ) | Работает на основе выпрямительных диодов, благодаря которым подаваемое на вход переменное напряжение преобразуется в постоянное (назовем его – промежуточным). Благодаря наличию ККМ компенсирует реактивную составляющую мощности подключенных приборов и обеспечивает синусоидальную форму потребляемого электрического тока при любом типе нагрузки. |
| Зарядное устройство (используется только в ИБП) | Работает параллельно выпрямителю и преобразует входное переменное напряжение в постоянное напряжение необходимое для заряда аккумуляторов. |
В ИБП данная ёмкость позволяет питать подключённое оборудования напрямую от сети несмотря на возникающие в ней отклонения, что сокращает количество переключений на аккумуляторы (диапазон предельных входных значений 90-295 В).
(используется только в ИБП)
Ниже представлены структурные схемы инверторного стабилизатора и онлайн ИБП:
ИБП с двойным преобразованием напряжения
Источник бесперебойного питания — устройство, предназначенное для защиты подсоединенного к нему оборудования от сбоев в электросети. Они предохраняют от отключения напряжения, искажения, помех и поступающих от сети высоковольтных всплесков. Источник бесперебойного питания с двойным преобразованием энергии представляет самый совершенный вид такого рода устройств.
Что это такое
Рассматриваемые ИБП содержат наиболее продвинутую технологию доставки качественной и стабильной электроэнергии подсоединенным потребителям. Они обеспечивают непрерывность питания при переключении ИБП с получения тока от сети на батареи и обратно, во всех случаях выдавая ровное синусоидальное выходное напряжение.
Такая способность позволяет подключать к ним важных потребителей, для которых качество подаваемой энергии критично. В отличие от offline моделей, не выполняющих дополнительных коррекций, ИБП данного типа часто называют онлайн источниками питания.
Кроме того, современные источники питания с двойным преобразованием несут в себе так называемый корректор коэффициента мощности, на входе обеспечивающий близкий к 1 К. М., и синусоидальный ток. Источники с корректором иногда неправильно называют устройствами тройного преобразования
Для нештатных ситуаций большинство источников рассматриваемого типа снабжаются линией байпаса, о которой ниже будет сказано подробнее.
В силу более сложного устройства такие источники питания несколько дороже обычных. Стоимость источника малой мощности на 3 кВА от производителя IPPON в Москве составляет около 24–25 тысяч рублей.
Рекомендуем к прочтению: дополнительный материал о том, что такое ИБП и какие другие его разновидности существуют и в чем их особенности.
Схема работы
На входе on line ИБП находится мощный выпрямитель. Он мощнее таковых у обычных «бесперебойников», поскольку должен не только подзаряжать батарею, но и подавать инвертору постоянный ток.
Инвертор — часть ИБП, преобразующий всю подаваемую постоянным током мощность в переменный. На схеме видна также статическая обходная цепь, или байпас — отдельная магистраль, при возникновении необходимости позволяющая блоку питать подсоединенную нагрузку в обход цепи преобразования. За работу этого перехода отвечает статический (то есть лишенный движущихся частей) переключатель. Байпас поэтому иногда тоже называют статическим. Модуль байпаса может быть как встроенным, так и, в отдельных случаях, внешним.
Режимы работы
Бесперебойные источники питания с двойным преобразованием функционируют в следующих основных режимах.
От сети
При штатном напряжении в электросети блок передает нагрузке ток, проходящий сквозь выпрямитель. Последний трансформирует переменное напряжение сети 220 В в постоянный ток. Часть идет на подзарядку батареи, а другая питает инвертор устройства.
В инверторе ток снова преобразуется в переменный; он подается на нагрузку. В данном режиме источник:
От батареи
При падении входящего напряжения ниже установленного уровня выпрямитель теряет возможность его стабилизировать, и выходное напряжение падает ниже значения такового у АКБ с полным зарядом. Тогда инвертор частично получает питание от батареи. Если питания на входе нет совсем, то ИБП полностью переходит на батарею и работает в таком режиме до ее разряда.
Инвертор при этом выключится; это нужно для избежания необратимого глубокого разряда.
Через байпас
Когда инвертор выходит из строя или подвергается перегрузке, срабатывает байпас. Он нужен для предотвращения повреждения оборудования некорректным питанием. Если этот элемент цепи неработоспособен, то срабатывает переключатель, размыкая линию «инвертор-нагрузка». Ток идет напрямую через линию bypass. Важно: качество электричества на выходе при этом не гарантируется, такой режим работы считается аварийным.
Некоторые ИБП с двойным преобразованием байпаса не имеют, но использовать такие устройства не рекомендуется.
Разновидности
Производители электрооборудования выпускают различные источники питания с двойным преобразованием. В основном распространены следующие номинальные мощности устройств:
Существуют варианты как напольного или настольного исполнения, так и для монтажа в стойку.
Видео по теме
Правильные критерии выбора ИБП с двойным преобразованием
Среди различных моделей источников аварийного питания самым инновационным может считаться ИБП с двойным преобразованием напряжения. Благодаря оригинальным техническим решениям, параметры такого прибора могут считаться лучшими в данном классе устройств. Такие источники питания с успехом применяются для электроснабжения различных электронных устройств и бытовой техники.
Содержание:
Принцип работы
Источник питания, выполненный по схеме с двойным преобразованием напряжения, в корне отличается от традиционных источников питания. Если у обычных источников питания основным элементом является автотрансформатор, то в ИБП двойного преобразования он отсутствует. Переменное напряжение сети поступает на фильтр, где происходит сглаживание выбросов и подавление высокочастотных импульсных помех.
После фильтра происходит выпрямление напряжения мощными диодами, при этом часть его поступает на блок заряда аккумуляторов. Постоянное напряжение поступает на вход инвертора, где происходит преобразование постоянного напряжения снова в переменное.
Инверторный блок питания еще называется он-лайн (on-line), поскольку аккумулятор, который должен обеспечивать питание нагрузки при отключении основной сети, постоянно подключен к линии, то есть к потребителю. В случае отключения сети переход на аварийное питание происходит мгновенно.
Блоки резервного питания с двойным преобразованием напряжения могут использоваться на производстве и в быту. Хорошие технические характеристики позволяют использовать такие устройства для питания техники, которая очень критична к качеству напряжения. К ним относятся многие бытовые приборы с электродвигателем, включая циркуляционные насосы системы теплоснабжения и водоснабжения.
Конструкция и особенности
Такой источник питания полностью выполнен на электронных компонентах и в нём отсутствуют механические и электромеханические узлы. Этим обеспечивается высокая надёжность устройства и длительный срок его эксплуатации.
ИБП с двойным преобразованием напряжения состоит из следующих элементов:
В ИБП с двойным преобразованием напряжения имеется система «байпас» или обход. Работа её заключается в следующем. Если напряжение сети соответствует требованиям, необходимым для корректного питания потребителей, «байпас» подаёт напряжение сети на нагрузку напрямую, минуя все электронные компоненты за исключением сетевого фильтра. При отклонении напряжения сети от номинала свыше определённого предела происходит подключение стабилизатора, и питание потребителя начинает осуществляться через блок.
Преимущества и недостатки ИБП двойного преобразования
Как любое устройство, источник питания двойного преобразования или онлайн ИБП, имеет не только положительные, но и негативные качества.
К достоинствам такого источника питания можно отнести следующие:
Поскольку аккумулятор постоянно подключен к инвертору, преобразующему постоянное напряжение в переменное, время переключения на резервное питание практически равно нулю. Это важно для питания некоторых электронных устройств. Например, компьютер даже в процессе небольшой задержки при переходе на аккумулятор может уйти в перезагрузку, что может стать причиной потери данных.
Выходное напряжение в ИБП двойного преобразования имеет идеальную синусоидальную форму, что очень важно для питания асинхронных электродвигателей и некоторой бытовой техники. Схемные технические решения, применяемые в таком источнике питания, позволяют корректировать напряжение и частоту на выходе.
Недостатки ИБП двойного преобразования менее существенны:
Технические характеристики устройства и критерии выбора
ИБП с двойным преобразованием напряжения имеет ряд технических параметров, которые определяются конструкцией данного устройства. Эти характеристики свойственны всем источникам резервного питания, но могут заметно отличаться.
Основные параметры ИБП:
В паспорте мощность ИБП может указываться в ваттах (W) или в вольт-амперах (V/A). Она определяет допустимую мощность нагрузки, которую можно подключить к этому блоку.
Обычно в источник резервного электропитания установлен штатный аккумулятор, который может иметь различную ёмкость. От этой величины зависит время работы устройства при отключенном напряжении сети.
Большинство ИБП такого типа допускают подключение внешних аккумуляторных батарей, при этом в паспорте на ИБП указывается ток заряда.
Основным отличием онлайн ИБП с двойным преобразованием напряжения от других источников питания является синусоидальная форма тока, которая является важной для питания большинства устройств.
В случае пропадания напряжения сети любому источнику резервного питания требуется какое-то время для переключения на аккумулятор. Это не относится к он-лайн источнику, так как аккумулятор постоянно подключен к шине питания.
Каждый ИБП может работать только в определённом диапазоне напряжения сети. Слишком маленькое напряжение сети будет недостаточным для работы импульсного преобразователя напряжения, а слишком высокое напряжение может вывести устройство из строя. Поэтому все ИБП оборудованы схемами защиты, как от больших перепадов напряжения, так и от перегрузки по выходу.
Дополнительными критериями выбора on-line ИБП с двойным преобразованием могут служить следующие характеристики устройства:
Кроме светодиодных индикаторов «сеть», «резерв», «перегрузка», ИБП может быть оборудован дисплеем, на который выводятся основные параметры: напряжение на входе, напряжения на выходе и частота.
Конструкция блоков резервного питания допускает их установку на стене или в специальной стойке. Мощные блоки питания могут иметь напольную конструкцию. Стоимость устройства определяется компанией-производителем, схемотехникой и техническими параметрами.