Источники бесперебойного питания (ИБП) с питанием от аккумуляторов имеют решающее значение для защиты чувствительного оборудования в центрах обработки данных, медицинских учреждениях, на заводах, в телекоммуникационных узлах и даже в домах от кратковременных скачков и отключений электроэнергии. В случае длительного отключения электроэнергии они могут обеспечить необходимое кратковременное электричество для выполнения подготовленного отключения и предотвращения потери данных.
ИБП обычно можно классифицировать как «онлайн» или «офлайн». В офлайн ИБП нагрузка напрямую подключена к сети. При отключении входного питания система переключается в режим питания от батареи — процесс переключения обычно занимает около 10 миллисекунд, что ограничивает использование офлайн ИБП в некоторых приложениях. Онлайн ИБП добавляет инверторную цепь и цепь зарядки и разрядки батареи между нагрузкой и сетью, и инвертор остается в работе независимо от того, является ли входное питание нормальным или нет. Поэтому при возникновении проблем с входом онлайн ИБП может выполнять переключение «нулевого прерывания» и обеспечивать аварийное питание нагрузки через батарею.
Модульные ИБП более предпочтительны среди проектировщиков и пользователей, поскольку ИБП с меньшей мощностью можно подключать параллельно для удовлетворения большего спроса на электроэнергию. Модульные ИБП могут быстро и легко расширять существующие системы ИБП и помогать клиентам получать прибыль в процессе создания крупномасштабных систем.
Однако, как и любая конструкция источника питания, конструкция эффективного ИБП также представляет собой проблемы. Некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать, включают размер, возможность регулирования входов-выходов, управление батареями и топологию.
Размер имеет решающее значение, особенно в приложениях, где пространство чрезвычайно ценно, таких как центры обработки данных. Раньше трансформаторы всегда были одним из самых больших компонентов в ИБП, но с появлением более продвинутой полупроводниковой технологии высокочастотные схемы переключения заменили трансформаторы, экономя пространство. Бестрансформаторный ИБП может обеспечить сотни кВА аварийного питания для крупных центров обработки данных в шкафах стандартного размера.
Онлайн-ИБП использует высокочастотную ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для выполнения двойного преобразования (переменный ток в постоянный, а затем постоянный ток в переменный), что может решить многие проблемы с качеством входного сигнала, с которыми не могут справиться автономные ИБП, такие как перенапряжение при низком напряжении и шумы в линии, одновременно снижая потребление энергии аккумулятора и продлевая срок его службы.
Инвертор определяет качество выходного сигнала ИБП и существенно влияет на общую эффективность ИБП. Отличный онлайн-ИБП может выдавать высококачественные синусоидальные волны, аналогичные сетевому питанию, подавая питание на резистивные и индуктивные нагрузки. Для этого требуется, чтобы коммутационные устройства (IGBT/MOSFET) в инверторе работали на высоких частотах и взаимодействовали с алгоритмами управления для минимизации выходного шума и проблем с электромагнитными помехами, возникающих в процессе переключения.
В типичном ИБП несколько сложенных друг на друга батарей образуют полный батарейный блок, зарядка и разрядка которого управляются модулем управления батареями. Чтобы максимизировать производительность батареи и продлить срок ее службы, конструкция должна учитывать такие вопросы, как балансировка нагрузки, защита напряжения и тока, управление зарядом и разрядом, управление температурой, управление вентилятором, мониторинг и связь.