UPS مخفف عبارت Uninterruptible power supply ، به معناي منبع تغذيه بدون وقفه است.
یوپی اس یک منبع تغذیه الکترونیکی است که وظیفه اصلی آن ، تامین بدون وقفه ی توان مورد نیاز بار مصرفی می باشد ، این سیستم بین برق شهر و دستگاه مصرف کننده قرار گرفته علاوه بر تثبیت و تنظیم برق شبکه مانع از نفوذ نویز و اختلالات شبکه به تجهیزات حساس مصرف کننده می گردد . همچنین یوپی اس به عنوان منبع توان بدون وقفه با استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری، برق مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده را تامین می نماید .
درحقیقت استفاده از یک انرژی پشتیبان مانند سیستم تامین انرژی بدون وقفه (UPS) شما را قادرمیسازد که بربیشترمشکلات ناشی ازبرق شهرفائق آیید وهمچنین محافظت دربرابرقطع کلی برق را نیز بدست آورید شما می توانید سطوح مختلفی ازحفاظت را درمقابل مشکلات برق برای سیستم خود جهت جلوگیری ازتخریب ویا ازدست دادن اطلاعات به کارگیرید. این سیستم جهت بهبود کیفیت توان استفاده می شود.
این پروژه در سیمولینک متلب شبیه سازی شده است.
با توجه به اینکه روشهای نسبتاً کم هزینه بسیاری را جهت تامین سطوحی ازحفاظت درمقابل مشکلات برق شهری برای تجهیزات می توانید به کار گیرید، هیچ یک ازآنها نمی توانند به خوبی یک دستگاه تامین برق بدون وقفه (یو پی اس) سیستم شما را در قبال مشکلات برق شهر حفاظت کنند.
زمانی یوپی اس ها به عنوان یک سیستم گران ارزیابی می شدند اما امروزه با توجه به گران قیمت بودن تجهیزات از نظر سخت افزاری و یا اطلاعات و داده ها ، هزینه تهیه و تامین یک دستگاه یوپی اس کاملا ارزان و مقرون به صرفه می باشد .
قبل ازوارد شدن به جزئیات کارکرداین سیستم، بد نیست که نگاه سریعی به ساختارآن بیندازیم.
هدف اصلی یک دستگاه یوپی اس تهیه یک منبع بدون وقفه انرژی برای تجهیزی است که از آن محافطت میکند. این کار دقیقاً چگونه انجام میگیرد؟
دوشاخه یک وسیله الکترونیکی که به برق شهر(یا به کاهش دهنده تغییرات ولتاژی که به برق شهر متصل است) وصل میشود فقط ازیک منبع نیرواستفاده میکند.اگربرق شهرقطع شود،آن وسیله دراثرانقطاع الکتریسیته بسرعت خاموش میشود.یک یو پی اس این معادله را با فراهم نمودن دو منبع قدرت برای وسیله خود به هم میزند.
Ups ها به گونه ای طراحی شده اند که همواره دو منبع انرژی وجود داشته باشد. یکی منبع انرژی اولیه (برق شهر) ودیگری منبعی که در صورت قطع منبع اول وارد مدارمیشود و به آن منبع ثانویه (باتری) گفته میشود.
بسته به نوع یو پی اس گاهی اوقات سوییچی برای کنترل اینکه کدامیک از منابع نیرو درهرلحظه مورد استفاده قرارمیگیرند تعبیه شده است.این سوییچ به محض اینکه متوجه شود که منبع اولیه قطع شده است ازحالت اولیه به حالت ثانویه تغییرمیکند وزمانیکه منبع اولیه مجدداً وصل شد از حالت ثانویه به حالت اولیه بازمیگردد.
البته برق شهر، متناوب است و تجهیزات شما ازبرق متناوب استفاده میکند اگرچه تمامی باتریها برق مستقیم تولید می کنند.بنابراین قسمتی از یوپی اس به نام شارژر عمل تبدیل انرژی متناوب به مستقیم جهت شارژ باتری ها را بر عهده دارد .
همچنین بخشی دیگر بنام inverter نیز برای تبدیل انرژی مستقیم ذخیره شده در باتری به برق متناوب جهت راه اندازی دستگاه شما در تمامی یو پی اس ها تعبیه شده است. از اینرو میتوان از باتری ، شارژر و اینورتر به عنوان اصلی ترین بخش های یک دستگاه یو پی اس اشاره نمود .
در برخی ازانواع ups ها یک مبدل بزرگ برق متناوب به مستقیم وجود دارد وinverter همواره نیروی لازم برای راه اندازی وسیله را تامین میکند وخود inverter انرژی لازم راازمنبع اولیه و ازطریق مبدل برق متناوب به مستقیم یا از باتری تامین میکند.
Ups ها در انواع گوناگون و اندازه های متفاوت وجود دارند. واحد اندازه گیری یوپی اس ، توان یا VA (حاصلضرب ولتاژ در جریان خروجی ) می باشد . هر چه اینورتر یک دستگاه یوپی اس قویتر باشد توان و قدرت یو پی اس بیشتر خواهد بود به عبارتی میتوان تعداد و توان تجهیزات بیشتری را پشتیبانی نمود از طرفی هرچه باتری های به کاررفته در یوپی اس از ظرفیت بالاتری برخوردار باشند زمان برقدهی در هنگام قطعی برق شهر بالاتر خواهد بود .
یوپی اس های مختلف دارای ویژگی های گوناگونی مانند آلارمهای هشدار به هنگام بروز خطا یا اضافه بار ، نرم افزارکنترل کامپیوتر به منظور ذخیره کردن اطلاعات و خاموش کردن کامپیوتر و امکانات دیگر می باشند.
یک یوپی اس از چهار بخش اصلی تشکیل می شود:
- یکسو کننده شارژ
- باتری
- مبدل DC به AC
- کلید غیر هادی
اصول کار یک یوپی اس در ساده ترین ساختار بدین صورت است که بار در حالت عادی از ورودی AC تغذیه می کند و همزمان شارژر با یکسوسازی ورودی AC و تبدیل آن به جریان DC باتری را شارژ می کند. به محض اینکه ورودی AC قطع و یا نا مناسب تشخیص داده شود، اینورتر بلافاصله با تبدیل ولتاژ DC باتری به برق AC ولتاژ بار را بدون ایجاد وقفه تامین می کند. در حال حاضر طبق استاندارد یوپی اس ها دارای تکنولوژی ساخت زیر می باشند:
- Passive Standby
- Line Interactive
- Double Coversion
دلایل استفاده از یوپی اس چیست؟
یوپی اس ها برای مقابله با مشکلات برق AC سیستم ها طراحی و ساخته می شوند. این وسایل می توانند در محدوده از چند صد ولت آمپر (VA) برای حفاظت رایانه شخصی معمولی تا چند میلیون ولت آمپر (MVA) رای مراکز رایانه ای و مخابراتی و صنعتی بزرگ طراحی، ساخته و به بازار عرضه می شوند.
مشکلات موجود در برق شهر:
قطع برق شهر (Black Out): در صورت بروز چنین مشکلی یوپی اس با استفاده از باتری تا زمانی که انرژی ذخیره شده در آن اجازه می دهد، توان مصرفی تجهیزات را فراهم آورد.
کاهش ناگهانی ولتاژ (Power Sag): این پدیده معمولا بر اثر راه اندازی بارهای الکترو موتور در شبکه برق به وجود آمده و باعث خطی عملکرد، Crash کردن، Reset شدن سیستم های کامپیوتری و یا قفل کردن صفحه کلید می شود، در صورت بروز چنین پدیده ای در شبکخ برق، یوپی اس به لحظه ای عمل کرده و توان مصرفی تجهیزات را از باتری تامین می کند و پس از رفع اشکال در برق شهر ، به وضعیت عادی برمی گردد.
افت طولانی ولتاژ (Brown Out): در صورت بروز چنین مشکلی، عملکرد یوپی اس مشابه حالت قطع برق می باشد. در ضمن می توان برای رفع این نقصان از استابیلایزر (تثبیت کننده ولتاژ) استفاده نمود که کاهش ولتاژ را جبران نماید و مصرف کننده هایی که حتی به یوپی اس متصل نیستند را تحت پوشش قرار می دهد.
افزایش شدید و ناگهانی ولتاژ (Spike & Surge): این پدیده در اثر رعد و برق و عمل سوئیچینگ در شبکه برق به وجود می آید و در اثر آن ممکن است که ولتاژ به صورت ناگهانی تا چندین برابر ولتاژ نامی شبکه بالا رود. معمولا در یوپی اس ها، مدارهای حفاظتی قرار داده می شود که انرژی موجود ناشی از این افزایش ولتاژ را حذف کرده تا از اعمال آن به تجهیزات جلوگیری شود.
افزایش طولانی ولتاژ (Over Voltage): اگر این افزایش ولتاژ مدت زیادی ادامه داشته باشد ممکن است به بعضی از قطعات حساس سیستم های سخت افزاری آسیب وارد نماید. در این وضعیت یوپی اس تامین کننده برق مصرف کننده ها خواهد بود و از اتصال برق شهر به مصرف کننده ها جلوگیری به عمل می آورد، در ضمن استفاده از استابیلایزر معمول ترین روش برای رفع این معضل است.
نویز (Noise): معمولا در شبکه برق مصرف کننده هایی نظیر اجاق ها مایکروویو وجود دارند که باعث ایجاد نویز و تداخل الکترومغناطیسی در خطوط برق شهر می شود. برای پیشگیری از این مشکل در یوپی اس ها بخشی به نام فیلتر در نظر گرفته می شود تا اثرات ناشی از نویز و تداخل آن تا حد زیادی کاهش دهد.