UPS คืออะไร ควรเลือกใช้แบบใด

ups ย่อมาจาก uninterruptible power supply หมายถึง แหล่งจ่ายไฟสำรองหรือแหล่งพลังงานสำรอง UPS เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ให้พลังงานฉุกเฉินแก่โหลด เช่น คอมพิวเตอร์ ไฟฉุกเฉิน อุปกรณ์ไฟฟ้า เป็นต้น เมื่อแหล่งไฟฟ้าต้นทางหรือแหล่งจ่ายไฟหลักล้มเหลว UPS ก็จะทำงาน ซึ่งแตกต่างจากระบบเสริมหรือระบบไฟฉุกเฉินหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองซึ่งจะให้การป้องกันแบบทันทีทันใดจากการขัดจังหวะการป้อนพลังงานโดยการจัดหาพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์หรือล้อช่วยแรง เวลาใช้งานแบตเตอรีของแหล่งพลังงานส่วนใหญ่นั้นค่อนข้างสั้น (เพียงไม่กี่นาที) แต่ก็เพียงพอที่จะเริ่มต้นแหล่งพลังงานสแตนด์บายหรือปิดอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสม เป็นระบบพลังงานต่อเนื่องชนิดหนึ่ง

แหล่งจ่ายไฟสำรอง (UPS) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานต่อไปได้อย่างน้อยช่วงเวลาสั้น ๆ เมื่อแหล่งพลังงานหลักหายไป อุปกรณ์ของ UPS ยังช่วยป้องกันไฟกระชากอีกด้วย

โดยทั่วไปแล้ว UPS จะใช้เพื่อปกป้องฮาร์ดแวร์เช่นคอมพิวเตอร์ศูนย์ข้อมูลอุปกรณ์โทรคมนาคมหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ไฟฟ้าขัดข้องที่ไม่คาดคิดอาจทำให้เกิดการบาดเจ็บการเสียชีวิตการหยุดชะงักทางธุรกิจอย่างรุนแรงหรือการสูญเสียข้อมูล หน่วยของ UPS มีขนาดตั้งแต่หน่วยที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวโดยไม่มีจอวิดีโอ (ประมาณ 200 โวลต์ – แอมป์เรตคะแนน) ถึงหน่วยขนาดใหญ่ที่ให้กำลังแก่ศูนย์ข้อมูลหรืออาคารทั้งหมด UPS ที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ไฟฟ้าขนาด 46 เมกะวัตต์ (BESS) ในเมืองแฟร์แบงค์รัฐอลาสกามีอำนาจทั้งเมืองและชุมชนใกล้เคียงในช่วงที่ไฟฟ้าดับ

UPS บรรจุแบตเตอรี่ที่ “เขยิบ” เมื่ออุปกรณ์ตรวจพบการสูญเสียพลังงานจากแหล่งพลังงานหลัก หากผู้ใช้ปลายทางกำลังทำงานกับคอมพิวเตอร์เมื่อ UPS แจ้งให้ทราบถึงการสูญเสียพลังงานพวกเขามีเวลาที่จะบันทึกข้อมูลใด ๆ ที่พวกเขากำลังทำงานและออกก่อนที่แหล่งพลังงานรอง (แบตเตอรี่) จะหมด เมื่อพลังงานหมดข้อมูลใด ๆ ในหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) ของคอมพิวเตอร์ของคุณจะถูกลบ เมื่อไฟกระชากเกิดขึ้น UPS จะหยุดการกระชากเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายกับคอมพิวเตอร์

UPS ในศูนย์ข้อมูล
UPS ทุกตัวจะแปลง AC เป็น DC ขาเข้าผ่านตัวเรียงกระแสและแปลงกลับด้วยอินเวอร์เตอร์ แบตเตอรี่หรือล้อช่วยเก็บพลังงานที่จะใช้ในกรณีที่ยูทิลิตี้ทำงานล้มเหลว วงจรบายพาสจะส่งกระแสไฟรอบ ๆ วงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์โดยเรียกใช้งานโหลด IT จากยูทิลิตี้ขาเข้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในขณะที่ระบบของ UPS มักเรียกกันว่าการแปลงแบบคู่, แบบโต้ตอบและแบบสแตนด์บาย, ข้อกำหนดเหล่านี้ถูกใช้อย่างไม่สอดคล้องกันและผู้ผลิตต่างก็นำไปใช้งานต่างกัน: อย่างน้อยหนึ่งระบบอนุญาตให้ใช้หนึ่งในสามโหมด International ElectroTechnical Commission (IEC) ได้นำคำศัพท์เชิงเทคนิคมาอธิบายเพิ่มเติมใน IEC Std 62040

ประเภทของ UPS และคุณสมบัติหลัก
แรงดันไฟฟ้าและความถี่อิสระ (VFI): ระบบแรงดันไฟฟ้าและความถี่อิสระ (VFI) ของ UPS เรียกว่าการแปลงแบบสองหรือสองครั้งเนื่องจาก AC ที่เข้ามาจะถูกแก้ไขเป็น DC เพื่อให้แบตเตอรี่ชาร์จและขับอินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์สร้างพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับอย่างต่อเนื่องเพื่อเรียกใช้อุปกรณ์ไอที

เมื่อไฟฟ้าดับแบตเตอรี่จะขับเคลื่อนอินเวอร์เตอร์ซึ่งจะยังคงทำงานตามภาระงานด้านไอทีต่อไป เมื่อไฟฟ้าถูกเรียกคืนไม่ว่าจะจากยูทิลิตี้หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องปรับกระแสไฟฟ้าจะส่งกระแสตรง (DC) ไปยังอินเวอร์เตอร์และชาร์จแบตเตอรี่พร้อมกัน อินเวอร์เตอร์ทำงานเต็มเวลา อินพุตยูทิลิตี้ถูกแยกออกจากเอาต์พุตอย่างสมบูรณ์และบายพาสใช้เพื่อความปลอดภัยในการบำรุงรักษาเท่านั้นหรือหากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในล้มเหลว เนื่องจากไม่มีการจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ IT การหยุดชะงักของเครื่องดักฝุ่นแบบสูญญากาศ (VFI) จึงถือเป็นรูปแบบที่แข็งแกร่งที่สุดของ UPS ระบบส่วนใหญ่ซิงโครไนซ์ความถี่เอาต์พุตกับอินพุต แต่ไม่จำเป็นดังนั้นจึงยังคงถือว่าเป็นความถี่อิสระ

การแปลงพลังงานทุกครั้งก่อให้เกิดการสูญเสียดังนั้นพลังงานที่สูญเปล่าได้ถูกพิจารณาในอดีตว่าเป็นราคาที่น่าเชื่อถือที่สุด

แรงดันไฟฟ้าอิสระ (VI): แรงดันไฟฟ้าอิสระ (VI) หรือ UPS แบบอินไลน์ไลน์จริงมีแรงดันเอาต์พุตควบคุม แต่ความถี่เอาท์พุทเดียวกับอินพุต ความเป็นอิสระของความถี่ไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับพลังงานในประเทศที่พัฒนาแล้ว พลังงานยูทิลิตี้ฟีดโดยตรงกับเอาท์พุทและอุปกรณ์ไอทีและวงจรเรียงกระแสช่วยให้แบตเตอรี่ชาร์จ อินเวอร์เตอร์นั้นขนานกับเอาท์พุทชดเชยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงและทำหน้าที่เป็นตัวกรองที่ใช้งานสำหรับเดือยแรงดันไฟฟ้าและฮาร์โมนิก การสูญเสียของวงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อกระแสไฟฟ้าขาเข้าผันผวน มู่เล่และชุดมอเตอร์ / เครื่องกำเนิดยังมีคุณสมบัติเป็น VI

เมื่อไฟฟ้าที่เข้ามาล้มเหลวหรือแรงดันไฟฟ้าอยู่นอกช่วงบายพาสจะตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วจากอินพุตและแบตเตอรี่จะขับเคลื่อนอินเวอร์เตอร์ เมื่อมีการคืนพลังงานอินพุทบายพาสจะทำการป้อนข้อมูลอีกครั้งทำการชาร์จแบตเตอรี่อีกครั้ง ผู้ขายของ UPS ที่ใช้แหล่งพลังงานแบบขนานอ้างว่าไม่สูญเสียความน่าเชื่อถือ ผลลัพธ์ที่ได้คือประสิทธิภาพการใช้พลังงานประมาณ 98%

แรงดันไฟฟ้าและความถี่ขึ้นอยู่กับ (VFD): แรงดันไฟฟ้าและความถี่ขึ้นอยู่กับ (VFD) หรือสแตนด์บายยูพีเอสจะดำเนินการคล้ายกับ VI และบางครั้งเรียกว่าเส้นโต้ตอบ ในระบบ VFD ทั่วไปอินเวอร์เตอร์จะถูกปิดดังนั้นจึงอาจใช้เวลานาน 10 ถึง 12 มิลลิวินาที (ms) เพื่อเริ่มสร้างพลังงาน การหยุดดังกล่าวอาจทำให้เซิร์ฟเวอร์ขัดข้องทำให้ UPS VFD รุ่นเก่าเหมาะสำหรับศูนย์ข้อมูล

แนวคิด VFD ใหม่มีอินเวอร์เตอร์ผลิตพลังงานภายใน 2 ms หลังจากเปิดใช้งาน บายพาสมีส่วนร่วมเช่นเดียวกับ VI ดังนั้นอุปกรณ์ทำงานโดยตรงจากยูทิลิตี้หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ไม่ทำงานจนกระทั่งไฟฟ้าขัดข้องจึงไม่มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือพลังงานสิ้นเปลืองทำให้มีประสิทธิภาพสูงถึง 99% ไฟฟ้าขัดข้องหรือแรงดันไฟฟ้านอกช่วงเปิดสวิตช์บายพาส, ปลดอินพุตจากเอาต์พุต; อินเวอร์เตอร์เริ่มทำงานจากแบตเตอรี่ วงจรเรียงกระแสมีขนาดใหญ่พอที่จะเก็บแบตเตอรี่ได้

ข้อดีและข้อเสียของ UPS
ข้อดีของการใช้อุปกรณ์จ่ายไฟแบบต่อเนื่อง ได้แก่ :

ไม่มีความล่าช้าระหว่างการสลับจากแหล่งพลังงานหลักไปยัง UPS
สามารถรองรับเครื่องมือที่สำคัญได้ดีกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ผู้บริโภคสามารถเลือกประเภทและขนาดของยูพีเอสขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่พวกเขาต้องจัดหาให้กับอุปกรณ์
UPS เงียบ
การบำรุงรักษาระบบ UPS นั้นถูกกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ข้อเสียของการใช้แหล่งจ่ายไฟแบบต่อเนื่อง ได้แก่ :

การไม่สามารถใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ – เนื่องจาก UPS มีแบตเตอรี่หมด
หากใช้แบตเตอรี่ต่ำกว่ามาตรฐานผู้ใช้อาจต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยครั้ง
UPS อาจต้องติดตั้งอย่างมืออาชีพ
UPS VS เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องป้องกันไฟกระชากอินเวอร์เตอร์และ AVR
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะไม่ทำงานอย่างต่อเนื่องเมื่ออุปกรณ์หลักหายไปจาก UPS อย่างไรก็ตามเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะให้พลังงานเป็นระยะเวลานานเมื่อเทียบกับ UPS ระบบของ UPS ไม่ให้พลังงานนานเพราะแบตเตอรี่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (ป้องกันไฟกระชาก) ช่วยป้องกันไฟกระชากและไฟกระชากสูง อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไม่ทำงานในช่วงที่ไฟฟ้าดับหรืออินสแตนซ์ถูกตัดแหล่งจ่ายไฟหลักจากการใช้งาน

อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลง DC เป็น AC อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้ามักจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ DC ภายนอกและแปลงกระแสไฟฟ้าเป็น AC อย่างต่อเนื่อง อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้ามักใช้แบตเตอรี่อย่างน้อยหนึ่งก้อนเพื่อเก็บพลังงาน การใช้อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าจะมีความล่าช้าในการถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งพลังงานหลักไปยังแหล่งพลังงานรองเมื่อตัดพลังงานหลัก