Онлайн ИБП с двойным преобразованием: надёжное решение для защиты оборудования

Все источники бесперебойного питания (ИБП), существующие сегодня, делятся на три основные категории: резервные (off-line), линейно-интерактивные (line-interactive) и онлайн (on-line). Среди них именно онлайн ИБП считаются самыми надёжными и технологичными.

Что представляет собой ИБП с двойным преобразованием?

Этот тип ИБП использует прогрессивную бестрансформаторную технологию для двойного преобразования энергии (double conversion), что обеспечивает высокое качество электропитания. Процесс двойного преобразования работает следующим образом:

сначала входное переменное напряжение преобразуется в постоянное (DC), что устраняет сетевые искажения;
затем постоянное напряжение преобразуется обратно в переменное (AC), но уже с идеальными характеристиками по форме и значению, которые полностью изолированы от нестабильностей входного напряжения.

Двойное преобразование — это ключевая особенность, которая позволяет называть такие ИБП онлайн-устройствами. В отличие от резервных и линейно-интерактивных ИБП, в которых инвертор активируется только при переходе на питание от аккумуляторов, онлайн ИБП работает в постоянном режиме, стабилизируя подаваемое напряжение непрерывно.

Благодаря технологии двойного преобразования онлайн ИБП обеспечивают высокие показатели стабильности и качества электропитания, что делает их идеальными для сложного оборудования, чувствительного к перепадам напряжения. Они широко применяются для питания энергоемких и требовательных устройств, таких как газовые котлы с зависимостью от электропитания, серверы, аудио- и видеосистемы, а также прецизионные измерительные приборы.

Структурная схема онлайн ИБП:

Структура онлайн ИБП обычно включает в себя несколько ключевых компонентов, обеспечивающих стабильность и надёжность его работы. Структурная схема может отличаться в зависимости от модели и производителя, но основными элементами любого онлайн ИБП остаются: входной высокочастотный фильтр (В/Ч), выпрямитель, зарядное устройство, инвертор и байпас.

Например, в схеме online ИБП бренда «Штиль» акцент сделан на отсутствие автотрансформатора и реле в силовой цепи устройства. Такие решения исключают использование механических переключателей, подверженных износу, что заметно увеличивает срок службы устройства.

Эта продвинутая схема работы с двойным преобразованием напряжения и отсутствием механических компонентов позволяет онлайн ИБП обеспечивать стабильно высокое качество электропитания на протяжении долгого времени, превосходя другие типы источников бесперебойного питания.

ИБП двойного преобразования: принцип работы и режимы функционирования

Благодаря технологии двойного преобразования, онлайн ИБП обладают рядом уникальных характеристик, определяющих их работу. Основные режимы, поддерживаемые онлайн ИБП, включают: работу от сети, автономный режим и режим ECO (через байпас, минуя процесс стабилизации). Переход между этими режимами зависит от состояния сетевого напряжения:

Если сетевое напряжение находится в пределах допустимого диапазона, но отклоняется от номинального значения, ИБП работает в онлайн-режиме (от сети).
Когда напряжение соответствует норме, устройство переходит в режим ECO, который активируется пользователем. В этом случае базовый режим работы ИБП всё равно остаётся онлайн.
Если сетевое напряжение отсутствует или выходит за допустимые пределы, прибор переключается в автономный режим (питание от батарей).

Работа ИБП при нестабильном сетевом напряжении (режим онлайн)

В этом режиме сетевое напряжение проходит фильтрацию и измерение с помощью электронного блока, после чего подаётся на выпрямитель, который может состоять из диодов или IGBT-транзисторов (в зависимости от конкретной модели).

С выхода выпрямителя постоянное промежуточное напряжение, очищенное от внешних искажений, поступает на инвертор, также основанный на IGBT-транзисторах. Этот инвертор использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для генерации выходного переменного напряжения с идеальной формой и соответствующим номинальным значением. У качественных онлайн ИБП максимальное отклонение выходного напряжения составляет не более двух процентов.

Зарядное устройство продолжает функционировать в штатном режиме и обеспечивает постоянный подзаряд аккумуляторной батареи, даже когда сетевое напряжение нестабильно.

Работа ИБП в режиме ECO и автономном режиме

Работа ИБП при допустимом сетевом напряжении (режим ECO)

В этом режиме ИБП функционирует в режиме ECO, при котором входное напряжение проходит через фильтр для сглаживания помех и подается сразу на выход по цепи байпаса. Это позволяет избежать обработки сигнала через выпрямитель и инвертор. Зарядное устройство продолжает свою работу и обеспечивает постоянный подзаряд аккумуляторной батареи.

Использование байпаса для работы в обход преобразователей увеличивает коэффициент полезного действия (КПД) устройства, что в свою очередь снижает потребление электроэнергии. Кроме того, возможность принудительного переключения в этот режим позволяет перенаправить нагрузку на прямое питание от сети, что удобно при сервисном обслуживании силовой части ИБП, например, во время ремонта, не прерывая при этом электроснабжение подключённых устройств.

Работа ИБП в автономном режиме

Когда сетевое напряжение выходит за пределы допустимого диапазона или полностью отсутствует, ИБП переключается в автономный режим, обеспечивая питание нагрузки за счет энергии, накопленной в батареях. В этом случае напряжение от аккумуляторов сначала проходит через DC/DC конвертер, а затем поступает на инвертор, который преобразует его в выходное переменное напряжение с высокими показателями качества.

Таким образом, автономный режим позволяет ИБП гарантировать стабильное электропитание даже в условиях полного отсутствия сетевого напряжения, обеспечивая защиту подключённых устройств и оборудования.

Преимущества и недостатки ИБП двойного преобразования

Online ИБП представляют собой отличное решение не только для обеспечения бесперебойного электроснабжения, но и для повышения качества электроэнергии. Ниже представлены основные преимущества и недостатки таких устройств.

Преимущества

Высококачественное электропитание нагрузки.
Экономия рабочего ресурса аккумуляторов.
Корректная работа с фазозависимыми нагрузками (например, газовыми котлами) — только у моделей с «сквозным нулём».
Регулирование входного коэффициента мощности (не во всех моделях).
Долговечность — отсутствие подвижных элементов, подверженных механическому износу.

Недостатки

Невысокий КПД (у некоторых моделей).
Шумная работа (в некоторых моделях с вентиляторной системой охлаждения).
Высокая стоимость.

Несмотря на некоторые недостатки, такие как не самый высокий КПД и высокая цена по сравнению с аналогичными устройствами других типов, ИБП двойного преобразования предлагают значительные преимущества. КПД у таких устройств может быть ниже, чем у моделей с другим принципом работы. Однако использование байпаса позволяет повысить КПД до 99% в случае качественного сетевого напряжения.

Что касается цены, то экономия на покупке ИБП может привести к выбору дешёвого устройства с низкой эффективностью, которое не сможет обеспечить необходимое качество электропитания для корректной работы современных электрических приборов. Это, в конечном итоге, может обойтись значительно дороже, чем разовая инвестиция в онлайн ИБП от надёжного производителя.

Основные критерии выбора ИБП двойного преобразования

При выборе конкретной модели ИБП с двойным преобразованием необходимо учитывать несколько ключевых критериев:

Выходная мощность
Время работы в автономном режиме
Возможность использования дополнительных внешних аккумуляторов
Диапазон допустимого входного напряжения
Характеристики выходного напряжения

1. Мощность

Этот параметр определяет максимально допустимую нагрузку, которую можно подключить к ИБП. Рекомендуется выбирать устройство с мощностью, превышающей максимально возможную нагрузку на 20-30%. Обратите внимание, что мощность может быть указана в вольт-амперах (ВА или VA), тогда как мощность большинства электроприборов измеряется в ваттах (Вт или W). Связь между ними выражается формулой: ВА = Вт/cos(φ). Значение cos(φ), относящееся к конкретному устройству, обычно указано в его технической документации. Если информации нет, для бытовых приборов можно принять cos(φ) равным 0,7 или 0,8, а для нагревательных и осветительных устройств — 0,9 или 1.

2. Время автономной работы

Продолжительность работы ИБП в автономном режиме зависит от ёмкости встроенных и/или внешних аккумуляторов. Правильно выбранная ёмкость обеспечит функционирование на необходимое время для восстановления сетевого питания или безопасного отключения оборудования. Неправильный выбор может привести к быстрому разряду батарей и преждевременному обесточиванию устройств. Следует учитывать, что один и тот же ИБП при разной нагрузке имеет разное время автономной работы. Подключение дополнительных внешних аккумуляторов может значительно увеличить время автономии.

3. Входное и выходное напряжение

При нахождении сетевого напряжения в допустимых пределах ИБП работает без перехода в автономный режим. Широкий диапазон допустимого входного напряжения снижает частоту переключений на батареи, что продлевает их срок службы. Поэтому рекомендуется выбирать ИБП с диапазоном входного напряжения, превышающим фактические колебания в сети. Также важно обратить внимание на параметры выходного напряжения, так как некоторые модели, особенно из Восточной и Юго-Восточной Азии, могут иметь плохое качество сборки и недостаточную стабильность выходного напряжения.

4. Другие параметры

Кроме вышеуказанных критериев, важно учитывать:

Исполнение корпуса — от этого зависит способ размещения ИБП (настенное, напольное или универсальное исполнение).
Эксплуатационные ограничения — такие как рабочая температура и влажность.
Средства индикации и управления — наличие ЖК-дисплея и удобных кнопок управления.
Возможности мониторинга — протоколы обмена данными и порты подключения.

Онлайн ИБП с двойным преобразованием от ГК «Штиль»

Российская компания «Штиль» предлагает широкий ассортимент однофазных и трёхфазных моделей ИБП с выходной мощностью от 0,3 до 500 кВА. Эти устройства обеспечивают:

Работу в диапазоне 90-310 В (110-295 В у моделей мощностью 0,3 – 3 кВА) без перехода в автономный режим.
Мгновенное переключение на аккумуляторы при отключении сети.
Качественное выходное напряжение с отклонением не более 2% и идеальной синусоидальной формой как в сети, так и в автономном режиме.

ИБП от «Штиль» подходят для использования с различными типами нагрузок, включая чувствительное медицинское оборудование (за исключением устройств жизнеобеспечения).

Где купить онлайн ИБП с двойным преобразованием?

Купить онлайн ИБП с двойным преобразованием можно в официальном интернет-магазине производителя. На сайте доступен широкий выбор моделей с подробной информацией о технических характеристиках и особенностях эксплуатации. Также предоставляются расчёты времени автономной работы при разных нагрузках. Гарантийный срок на эти устройства составляет 2 года.