Kesintisiz güç kaynağı (UPS), birçok endüstriyel uygulamanın önemli bir bileşenidir. Ana güç kaynağının kesilmesi veri kaybına neden olabileceği, hassas ekipmanlara zarar verebileceği, güvenliği tehlikeye atabileceği veya yaşamı tehdit edebileceği sürece sistemin UPS ile donatılması gerekmektedir. Harici bir elektrik kesintisi olduğunda, bu kritik sistemler yükü otomatik olarak aküye bağlayacak ve akü üzerinden güç sağlayacak, böylece başka bir güç kaynağının bağlanması için zaman kazanılacak veya ekipmanın güvenli bir şekilde kapatılması sağlanacaktır.
UPS sistemi telekomünikasyon, hastaneler, veri merkezleri gibi birçok alanı kapsayarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğru akım (DC) yükleri için özel olarak tasarlanan UPS, ulaşım, enerji üretimi, fabrika ve bina otomasyonu, yarı iletken üretimi, güvenlik ve diğer alanlardaki ekipmanlar için koruma sağlayabilir.
UPS yalnızca harici güç kaynakları ile yedek aküler arasında basit bir geçiş cihazı olmakla kalmaz, aynı zamanda akü sağlığını ve giriş/çıkış voltajını da yönetmelidir. Mühendisler UPS'i mevcut veya planlanan ekipmanlara eklerken, yük ve akü gereksinimlerine uygun ürünleri seçmeleri ve aynı zamanda UPS'in arayüz ve güvenli çalışma gereksinimlerini de göz önünde bulundurmaları gerekir.
Kesintisiz güç kaynağının çalışma prensibini anlamak
Alternatif akım (AC) girişi için tasarlanan ekipman, yedek aküden gelen DC gücünü bir invertör devresi aracılığıyla yüke uygun bir AC çıkışına dönüştüren bir AC UPS kullanır (Şekil 1). Normal çalışma sırasında harici AC güç kaynağı, aküden ve invertörden geçmeden doğrudan yüke güç sağlayacaktır. Harici güç kaynağı kesildiğinde, akü boşalana, harici güç kaynağı yeniden sağlanana veya başka bir güç kaynağı bağlanana kadar akü, invertör aracılığıyla yüke gerekli voltajı sağlayacak şekilde güç sağlayacaktır.
AC UPS, AC güç kaynağı olduğunda çalışan bir doğrultucu içerir. Doğrultucu, AC gücünün bir kısmını DC gücüne dönüştürür ve aküyü stabilize ettikten sonra şarj eder.
AC UPS, aküden geçmeden bypass modunu benimseyecektir
Şekil 1: AC UPS, gerektiğinde aküden geçmeden bypass moduna girecek ve daha sonra bir invertör kullanarak akünün DC gücünü yükün ihtiyaç duyduğu AC gücüne dönüştürecektir. Doğrultucu aküyü AC güç kaynağıyla şarj eder. (Resim kaynağı: TDK Lambda)
DC yükü, DC-UPS aracılığıyla doğrudan yedek aküye bağlanabilir. DC-UPS'in iki ana işlevi vardır. Harici bir güç kaynağı olduğunda DC-UPS, dahili çift yönlü DC/DC dönüştürücü olarak işlev görebilir. Bu sayede KGK hem doğrultulmuş DC gerilimini aküyü şarj etmek için kullanabilir, hem de DC gerilimini DC yüküne uygun bir gerilime dönüştürebilir (Şekil 2). Harici güç kaynağı kesildiğinde DC/DC dönüştürücü görevi görerek aküden yüke voltaj stabilizasyonu sağlar.
DC-UPS'de akü doğrudan yüke güç sağlar
Şekil 2: DC-UPS'de akü doğrudan yüke güç sağlar. Harici güç kaynağı geri yüklendiğinde, düzeltilmiş harici AC voltajlı güç kaynağı yüke güç sağlar ve aküyü şarj eder. (Resim kaynağı: TDK Lambda)
TDK Lambda'nın DUSH960 DC-UPS'si (Şekil 3), 12V ila 60V arasındaki DC giriş voltajları için uygundur. 12 V ila 48 VDC arasında değişen, kullanıcı tarafından programlanabilen voltajlar altında, bu UPS, 20 A'ya kadar akım ve 960 W'a kadar güç çıkışı sağlayabilir. Programlanabilir bir DC/DC dönüştürücü olan DUSH960 DC-UPS, aküye ihtiyaç duymadan 10 V ila 60 V (nominal voltaj 12 V ila 48 V) giriş ve çıkış aralığında kullanılabilir.
Yedek akünün invertöre ihtiyaç duymadan doğrudan yüke güç sağlayabilmesi nedeniyle DC-UPS sisteminin verimliliği son derece yüksektir. Bu DC-UPS, elektrik enerjisinin %96 ila %98'ini akü aracılığıyla güvenilir bir şekilde çıkarabilir.