lunes, 1 de abril de 2013

El UPS híbrido standby/on-line y UPS con onda de salida cuadrada


A) EL UPS HÍBRIDO STANDBY/ON-LINE

El conversor standby desde baterías es encendido cuando se detecta una falla en la potencia AC, al igual que en un UPS stand by. El cargador de baterías es pequeño, como en un UPS tipo stand by. Este UPS no presenta tiempo de transferencia durante una falla AC. Sin embargo, como en el UPS tipo "on-line sin bypass", tiene un inversor que es un punto de falla para el que no hay trayectoria de respaldo. La parte malentendida acerca de esta topología es la creencia de que la trayectoria primaria está siempre "on-line", cuando en realidad la trayectoria de potencia desde las baterías hasta la salida es solo medio "on-line" (el inversor), mientras que la otra mitad (el conversor DC/DC) es operado en el modo standby. Note que en este diseño, al contrario de los diseños standby clásico y on-line, no hay trayectoria de potencia de respaldo para un caso de falla de la trayectoria primaria. Esta topología es usada en sistemas UPS tales como el Unipower de Unison y el Personal Powerware de Exide.
  • Topología standby-ferro
El UPS tipo standby-ferro



Este diseño depende de un transformador especial que tiene tres bobinados (conexiones de potencia). La trayectoria primaria es desde una entrada AC, a través de un switch de transferencia, pasando por el transformador para llegar a la salida. En el caso de falla de potencia se abre el switch de transferencia y el inversor soporta la carga de salida.

En el diseño standby-ferro el inversor está en el modo standby  y es energizado cuando la potencia de entrada falla y el switch de transferencia se abre. El transformador tiene una capacidad "ferro-resonante" que brinda regulación limitada y "conformación" de la onda de salida. El aislamiento de los transientes AC dado por el transformador ferro es tan bueno o mejor que el de cualquier filtro disponible, pero el transformador ferro por sí mismo crea severa distorsión del voltaje de salida y transientes que pueden ser peores que una conexión AC mala. Aunque es un UPS standby, el standby-ferro genera una gran cantidad de calor ya que el transformador ferro-resonante es inherentemente ineficiente. El ejemplo mejor conocido de este tipo de UPS es el Ferrups de BEST.

Los sistemas UPS Stand by-ferro son representados frecuentemente como unidades on-line, aunque tienen un switch de transferencia, el inversor opera en modo standby y exhiben una característica de transferencia durante una falla de la potencia AC.


  • Topología línea-interactiva
En este diseño híbrido, el conversar de baterías a AC (inversor) está siempre conectado a la salida del UPS:

El UPS línea-interactivo



En el diseño línea-interactivo la recarga de las baterías se logra operando el inversor en reversa durante los momentos en que la potencia AC de entrada es normal. Cuando la entrada falla, el switch de transferencia se abre y el flujo de potencia es desde baterías hacia la salida del UPS. El hecho de que el inversor esté siempre conectado a la salida brinda filtrado adicional y unos transientes de conmutación reducidos cuando se compara con el UPS standby.
El inversor también da regulación, operando para corregir condiciones de bajo voltaje que de otra forzarían al UPS a conmutarse a baterías. Esto permite que el UPS funcione en lugares con energía de mala calidad. El inversor puede ser diseñado de tal forma que su falla permita aún el flujo de potencia desde la entrada AC a la salida, lo cual elimina la posibilidad de falla puntual y provee efectivamente dos trayectorias de potencia. Está topología es inherenternente muy eficiente, lo cual conduce a una alta confiabilidad y al mismo tiempo brinda una protección superior de potencia. El Smart-UPS de APC y el Fortress de BEST son UPS de este tipo.


  • Otras características importantes de los UPS
Los transformadores de aislamiento pueden ser incorporados en cualquier tipo de UPS. Pueden usarse para eliminar completamente un cierto tipo de ruido de la red AC llamado "ruido de modo común". Existe mucha confusión respecto a este ruido de modo común y el ruido de tierra inter-sistemas no aparece claramente en la literatura relacionada con el tema. Las redes de computadores son susceptibles al ruido Inter-sistema pero relativamente inmunes al ruido de modo común.

Desafortunadamente muchos usuarios especifican transformadores de aislamiento para resolver los problemas de ruido inter-sisterna, aunque no tengan ningún efecto sobre este problema. La mayoría de UPS actuales, ya sean on-line o de diseño híbrido, usan filtros electrónicos para lograr aislamiento en modo común. (Para una discusión detalla sobre el ruido de tierra inter-sistemas).

El desempeño en supresión de sobre voltaje y la configuración de las baterías son importantes características de cualquier UPS. 


 
B) UPS CON ONDA DE SALIDA CUADRADA
La potencia de CA suministrada por la compañía eléctrica local es entregada en la forma de un voltaje de onda seno que presenta un valor RMS nominal y un valor pico que es un 40% mayor que el valor RMS. El valor RMS (un tipo de valor promedio) determina la intensidad de las bombillas eléctricas y tiene efecto sobre los transformadores, mientras que el valor pico es usado por los computadores. El diseño de la UPS debe tener en cuenta el hecho de que el equipo a ser protegido contiene una mezcla de cargas sensibles al valor RMS y cargas sensibles al valor pico.

Algunos UPS le suministran una onda cuadrada a la carga que se está protegiendo. Este tipo de forma de onda no puede cumplir los requisitos de entregar simultáneamente los voltajes RMS y pico correctos para el computador.

Por su misma forma, la onda cuadrada tiene voltaje RMS igual al voltaje pico. El hecho de que los valores RMS y pico sean iguales, significa que los voltajes de onda cuadrada no puede satisfacer simultáneamente los requisitos de voltaje pico y RMS de las cargas típicas.
Un UPS típico de onda cuadrada genera un voltaje nominal de salida igual a 140 voltios, en un intento por "llenar la diferencia" entre los 120 Voltios RMS y los 170 voltios pico requerido (este ejemplo es válido para Norte-América). Un diseño de este tipo someterá algunas cargas a un severo esfuerzo mientras que "desenergizara" otras.

El valor RMS/Pico de una onda cuadrada está fuertemente influenciado por la cantidad de energía que resta en la batería del UPS y por el porcentaje de carga del UPS. Esto significa porque el voltaje producido por un UPS de onda cuadrada no está regulado y experimentará dramáticas subidas de voltaje de hasta el 40% durante condiciones de operación normal. Esta situación no es aceptable en una aplicación con UPS ya que se espera que el UPS entregue un voltaje regulado hacia la carga protegida. 

Otra forma de onda usada para el voltaje de salida es la aproximación por pasos a una onda seno. En este caso se produce una onda con pasos de voltaje, la cual tiene valores RMS y pico similares a los de una onda seno.
Otra característica interesante de esta forma de onda es que la distorsión de tercer armónico es inherentemente más baja.

Los sistemas UPS de fabricantes como American Power Conversión no generan voltajes de onda cuadrada. Todos los modelos brindan voltaje regulado, con los valores pico y RMS correctos para el estándar de distribución local (100, 120,230 Y 240 VAC). Muchos modelos producen una onda seno pura mientras que otros entregan una aproximación escalonada de una onda seno. 



Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!
 

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