Pil ile çalışan kesintisiz güç kaynakları (UPS), veri merkezlerinde, tıbbi tesislerde, fabrikalarda, telekomünikasyon merkezlerinde ve hatta evlerde hassas ekipmanları kısa süreli elektrik şebekesi artışlarından ve kesintilerinden korumak için hayati öneme sahiptir. Uzun süreli bir elektrik kesintisi durumunda, hazırlanmış bir kesintiye ulaşmak ve veri kaybını önlemek için gerekli kısa süreli elektriği sağlayabilirler.
UPS genellikle "Çevrimiçi" veya "Çevrimdışı" olarak sınıflandırılabilir. Çevrimdışı UPS'de yük doğrudan şebekeye bağlanır. Giriş gücü kesildiğinde, sistem akü gücü moduna geçer - anahtarlama işlemi genellikle tamamlanması yaklaşık 10 milisaniye sürer, bu da bazı uygulamalarda çevrimdışı UPS kullanımını sınırlar. Çevrimiçi UPS, yük ile şebeke arasına bir invertör devresi ve akü şarj ve deşarj devresi ekler ve invertör, giriş gücü normal olsun veya olmasın çalışmaya devam eder. Bu nedenle, bir giriş sorunu olduğunda, çevrimiçi UPS "sıfır kesinti" anahtarlaması yapabilir ve akü aracılığıyla yüke acil güç sağlayabilir.
Modüler UPS, daha düşük güçteki UPS'lerin daha büyük elektrik talebini karşılamak için paralel olarak bağlanabilmesi nedeniyle tasarımcılar ve kullanıcılar tarafından daha çok tercih edilmektedir. Modüler UPS, mevcut UPS sistemlerini hızlı ve kolay bir şekilde genişletebilir ve müşterilerin büyük ölçekli sistemler kurma sürecinde kar elde etmelerine yardımcı olabilir.
Ancak, herhangi bir güç kaynağı tasarımında olduğu gibi, verimli UPS tasarımı da zorluklar sunar. Dikkate alınması gereken bazı önemli faktörler arasında boyut, giriş-çıkış düzenleme yeteneği, pil yönetimi ve topoloji bulunur.
Boyut, özellikle veri merkezleri gibi alanın son derece değerli olduğu uygulamalarda çok önemlidir. Geçmişte, trafolar her zaman UPS'deki en büyük bileşenlerden biri olmuştur, ancak daha gelişmiş yarı iletken teknolojisinin ortaya çıkmasıyla, yüksek frekanslı anahtar devreleri trafoların yerini almış ve yerden tasarruf sağlamıştır. Trafosuz bir UPS, standart boyutlu kabinlerdeki büyük veri merkezlerine yüzlerce kVA acil durum gücü sağlayabilir.
Çevrimiçi UPS, düşük voltaj aşırı gerilimi ve hat gürültüsü gibi çevrimdışı UPS'in üstesinden gelemediği birçok giriş kalitesi sorununu çözebilen, çift dönüşüm (AC-DC ve ardından DC-AC) gerçekleştirmek için yüksek frekanslı PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) kullanır, aynı zamanda akü kullanımını azaltır ve akü ömrünü uzatır.
İnverter, UPS'in çıkış kalitesini belirler ve UPS'in genel verimliliğini büyük ölçüde etkiler. Mükemmel çevrimiçi UPS, şebeke gücüne benzer yüksek kaliteli sinüs dalgaları üretebilir ve dirençli ve endüktif yükler için güç sağlayabilir. Bu, inverterdeki anahtarlama cihazlarının (IGBT/MOSFET) yüksek frekanslarda çalışmasını ve anahtarlama işlemi sırasında oluşan çıkış gürültüsünü ve EMI sorunlarını en aza indirmek için kontrol algoritmalarıyla işbirliği yapmasını gerektirir.
Tipik bir UPS'de, birden fazla yığılmış pil, bir pil yönetim modülü tarafından şarj ve deşarj için yönetilen tam bir pil paketi oluşturur. Pil performansını en üst düzeye çıkarmak ve ömrünü uzatmak için tasarım, yük dengeleme, voltaj ve akım koruması, şarj ve deşarj kontrolü, termal yönetim, fan kontrolü, izleme ve iletişim gibi konuları dikkate almalıdır.