Transformátorové a beztransformátorové zdroje UPS

Za všetko môže vývoj polovodičových súčiastok

Postupný vývoj polovodičových meničov závisel od typov polovodičových súčiastok dostupných na trhu. Pri tyristorových usmerňovačoch bolo obmedzením dosiahnutie maximálneho napätia vo výstupnom jednosmernom obvode trojfázového usmerňovača približne 550 V, čo nepostačovalo striedaču na to, aby na svojom výstupe vytvoril kvalitné napätie s efektívnou hodnotou 400 V. Preto sa na výstupe striedača používal transformátor, ktorý zvyšoval výstupné napätie striedača. S vývojom a zavedením IGBT tranzistorov začali UPS používať PFC usmerňovače, ktoré dokážu vyvinúť výstupné napätie usmerňovača až približne 800 V (medzi pólmi +/-). V dôsledku toho začali výrobcovia meničov rozvíjať technológiu beztransformátorových UPS.

Transformatorové UPS

• Výhody: Galvanické oddelenie chránených záťaží od elektrickej siete, vysoké skratové prúdy aj z batérie pri skratoch na strane záťaže.
• Nevýhody: Nižšia účinnosť kvôli stratám z transformátora, vyššie investičné a prevádzkové náklady, väčšie rozmery a hmotnosť.

Beztransformátorové UPS

• Výhody: Nižšia cena a hmotnosť, vyššia účinnosť, menšie straty a nižšie nároky na chladenie, široký rozsah vstupného napätia bez použitia batérie.
• Nevýhody: Nižší skratový prúd na strane záťaže aj z batérie už nie je pravdou, galvanické neoddelenie chránených záťaží od elektrickej siete je otázne, zapojenie do napäťovej sústavy TN-C je možné.

Hlavné technické rozdiely medzi oboma topológiami:

• Účinnosť v režime dvojitej konverzie: Transformátorové UPS: 90 – 92 %, Beztransformátorové UPS: 95 – 96 %, niektoré beztransformátorové modely 98%. Závisí od výkonu UPS.
• Účinnosť v režime Line interactive: Obe topológie: 99 %
• Celkové harmonické skreslenie vstupného prúdu (THDi): Transformátorové UPS: 3 – 4 % (IGBT usmerňovač), Beztransformátorové UPS: 3 – 4 %
• Vstupný faktor výkonu (PF): Obe topológie: 0,99 – 0,97 pri plnom a čiastočnom zaťažení
• Zvlnenie nabíjacieho napätia: Transformátorové UPS: 0,2 % (IGBT usmerňovač), Beztransformátorové UPS: 0,2 %
• Povolený počet batériových blokov v sérii (12V): Transformátorové UPS: 32 – 36, Beztransformátorové UPS: približne 2×20 až 2×15
• Výstupná impedancia: Transformátorové UPS: vysoká (horšia), Beztransformátorové UPS: nízka (lepšia)
• Prúdové obmedzenie pri prevádzke zo striedača: Transformátorové UPS: 2,3 x In, Beztransformátorové UPS: 1,5 x In. Nové modely beztransformátorových dosahujú skratový prúd 2,5xIn a viac.
  Hmotnosť bez batérií (jedna jednotka 60kVA): Transformátorové UPS: 600 kg, Beztransformátorové UPS: 200 kg