निर्बाध विद्युत आपूर्ति (यूपीएस) की डिजाइन चुनौतियों से कैसे निपटें

बैटरी से चलने वाली निर्बाध बिजली आपूर्ति (UPS) डेटा केंद्रों, चिकित्सा सुविधाओं, कारखानों, दूरसंचार केंद्रों और यहां तक कि घरों में संवेदनशील उपकरणों को अल्पकालिक बिजली ग्रिड स्पाइक्स और आउटेज से बचाने में महत्वपूर्ण हैं। लंबे समय तक बिजली आउटेज की स्थिति में, वे तैयार आउटेज को प्राप्त करने और डेटा हानि को रोकने के लिए आवश्यक अल्पकालिक बिजली प्रदान कर सकते हैं।
UPS को आम तौर पर "ऑनलाइन" या "ऑफ़लाइन" के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। ऑफ़लाइन UPS में, लोड सीधे ग्रिड से जुड़ा होता है। जब इनपुट पावर विफल हो जाती है, तो सिस्टम बैटरी पावर मोड पर स्विच हो जाएगा - स्विचिंग प्रक्रिया को पूरा होने में आमतौर पर लगभग 10 मिलीसेकंड लगते हैं, जो कुछ अनुप्रयोगों में ऑफ़लाइन UPS के उपयोग को सीमित करता है। ऑनलाइन UPS लोड और ग्रिड के बीच एक इन्वर्टर सर्किट और बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग सर्किट जोड़ता है, और चाहे इनपुट पावर सामान्य हो या न हो, इन्वर्टर चालू रहता है। इसलिए, जब कोई इनपुट समस्या होती है, तो ऑनलाइन UPS "शून्य रुकावट" स्विचिंग कर सकता है और बैटरी के माध्यम से लोड को आपातकालीन बिजली प्रदान कर सकता है।
मॉड्यूलर यूपीएस को डिज़ाइनर और उपयोगकर्ता ज़्यादा पसंद करते हैं, क्योंकि कम बिजली वाले यूपीएस को ज़्यादा बिजली की मांग को पूरा करने के लिए समानांतर रूप से जोड़ा जा सकता है। मॉड्यूलर यूपीएस मौजूदा यूपीएस सिस्टम का तेज़ी से और आसानी से विस्तार कर सकता है और बड़े पैमाने पर सिस्टम स्थापित करने की प्रक्रिया में ग्राहकों को लाभ कमाने में मदद कर सकता है।
हालांकि, किसी भी बिजली आपूर्ति डिज़ाइन की तरह, कुशल UPS का डिज़ाइन भी चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। विचार करने के लिए कुछ प्रमुख कारक आकार, इनपुट-आउटपुट विनियमन क्षमता, बैटरी प्रबंधन और टोपोलॉजी शामिल हैं।
आकार महत्वपूर्ण है, खासकर ऐसे अनुप्रयोगों में जहां स्थान अत्यंत मूल्यवान है जैसे डेटा सेंटर। अतीत में, ट्रांसफॉर्मर हमेशा UPS में सबसे बड़े घटकों में से एक रहे हैं, लेकिन अधिक उन्नत अर्धचालक प्रौद्योगिकी के उद्भव के साथ, उच्च आवृत्ति स्विच सर्किट ने ट्रांसफॉर्मर की जगह ले ली है, जिससे स्थान की बचत होती है। एक ट्रांसफॉर्मर रहित UPS मानक आकार के कैबिनेट में बड़े डेटा सेंटर को सैकड़ों kVA की आपातकालीन शक्ति प्रदान कर सकता है।
ऑनलाइन यूपीएस दोहरे रूपांतरण (एसी-डीसी और फिर डीसी-एसी) करने के लिए उच्च आवृत्ति पीडब्लूएम (पल्स चौड़ाई मॉडुलन) का उपयोग करता है, जो कई इनपुट गुणवत्ता समस्याओं को हल कर सकता है, जिन्हें ऑफलाइन यूपीएस संभाल नहीं सकता है, जैसे कम वोल्टेज ओवरवोल्टेज और लाइन शोर, जबकि बैटरी का उपयोग कम हो जाता है और बैटरी जीवन बढ़ जाता है।
इन्वर्टर UPS की आउटपुट गुणवत्ता निर्धारित करता है और UPS की समग्र दक्षता को बहुत प्रभावित करता है। उत्कृष्ट ऑनलाइन UPS मुख्य बिजली के समान उच्च-गुणवत्ता वाली साइन तरंगों का उत्पादन कर सकता है, जो प्रतिरोधक और प्रेरक भार को बिजली की आपूर्ति करता है। इसके लिए इन्वर्टर में स्विचिंग डिवाइस (IGBT/MOSFET) को उच्च आवृत्तियों पर संचालित करने और स्विचिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न आउटपुट शोर और EMI मुद्दों को कम करने के लिए नियंत्रण एल्गोरिदम के साथ सहयोग करने की आवश्यकता होती है।
एक सामान्य UPS में, कई स्टैक्ड बैटरियाँ एक पूर्ण बैटरी पैक बनाती हैं, जिसे बैटरी प्रबंधन मॉड्यूल द्वारा चार्ज और डिस्चार्ज करने के लिए प्रबंधित किया जाता है। बैटरी के प्रदर्शन को अधिकतम करने और इसके जीवनकाल को बढ़ाने के लिए, डिज़ाइन को लोड संतुलन, वोल्टेज और करंट सुरक्षा, चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रण, थर्मल प्रबंधन, पंखे नियंत्रण, निगरानी और संचार जैसे मुद्दों पर विचार करना चाहिए।