Все три базовые технологии источников бесперебойного питания (ИБП) занимают свое место в защите современной распределенной ИТ-инфраструктуры, особенно на периферии сети. Каждая технология имеет свои преимущества, и каждая из них может потребоваться для настройки экономичной защиты электропитания, особенно в сложных системах. Чтобы выбрать ИБП для конкретной области применения, необходимо изучить ряд факторов. При выборе ИБП для резервного энергоснабжения ключевыми факторами являются объем нагрузки, расположение и важность защищаемого оборудования, а также бюджет.
Существует три основных типа конфигураций систем ИБП: система двойного преобразования, линейно-интерактивная система и автономная система (которую также называют резервным ИБП или системой питания от батареи). Эти системы ИБП определяются тем, как питание проходит через устройство.
Онлайн-режим с двойным преобразованием
Непосредственно после генерации переменный ток стабилен, без помех. Однако в процессе передачи и распределения электроэнергии имеют место кратковременные падения и всплески напряжения вплоть до полного отключения электропитания. Это может привести к отключению компьютеров, потере данных и повреждению оборудования. Для защиты критически важных ИТ-нагрузок подходит только технология двойного преобразования: только она полностью защищает от всех проблем с питанием, обеспечивая высочайший уровень безопасности для сетей.
Такая система ИБП называется системой двойного преобразования, поскольку входное питание преобразуется в постоянный ток и затем обратно в переменный ток. Подобная последовательность преобразования обеспечивает повышенную степень изоляции нагрузки от нестабильности основного источника питания.
ИБП двойного преобразования преобразует входной источник питания переменного тока в постоянный ток с помощью выпрямителя для питания батареи и подключенной нагрузки через инвертор, поэтому устройства автоматического ввода резерва не требуются. В случае сбоя входного питания переменного тока выпрямитель отключается от цепи, а батареи поддерживают подачу питания на устройство, подключенное к ИБП. После восстановления питания переменного тока выпрямитель снова активируется и начинает заряд батарей.
Поскольку питание непрерывно подается через ИБП двойного преобразования, на выходе будет идеальная синусоидальная волна. ИБП такого типа защищает критическую нагрузку от практически любых помех питания, в том числе от незначительных гармоник и искажений формы волны.
Это означает, что качество питания от ИБП двойного преобразования значительно выше, чем у ИБП на базе других технологий. Автономные и линейно-интерактивные ИБП снижают влияние пиков, скачков и провалов напряжения за счет обрезания пиков и спадов, увеличения мощности или переключения на резервное питание от батареи. Однако в пределах обычного диапазона электрической синусоиды большинство колебаний питания сохраняются. ИБП двойного преобразования восстанавливает синусоиду, а не только улучшает исходный сигнал.
ИБП двойного преобразования обеспечивает непрерывный высококачественный переменный ток для оборудования без перерывов при переключении на батарею, защищая устройства практически от любых помех, вызванных отключением питания, перебоями, провалами, скачками напряжения или шумовыми помехами. Настоящий ИБП двойного преобразования дает 100-процентную стабилизацию питания, нулевое время переключения на питание от батареи, отсутствие изменения выходного напряжения и лучшее подавление переходных колебаний, чем линейно-интерактивные устройства.
Двойное преобразование — самый распространенный режим работы ИБП, который используется для защиты крупных ЦОД и обеспечивает высочайший уровень качества электроэнергии для нагрузки. Системы двойного преобразования также поддерживают регулирование частоты, необходимое для защиты от колебаний, возникающих при запуске резервных генераторов.
Линейно-интерактивные ИБП
Линейно-интерактивные системы ИБП обеспечивают как стабилизацию питания, так и резервное питание от батарей. Эта технология особенно эффективна в тех областях, где перебои в работе происходят редко, но распространены колебания питания. Линейно-интерактивные системы ИБП поддерживают широкий диапазон колебаний входного напряжения перед переключением на резервное питание от батареи.
Помимо резервного питания от батарей, линейно-интерактивный ИБП гораздо эффективнее контролирует колебания питания по сравнению с автономными системами. Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП — цепь повышения напряжения и диапазон входного напряжения, принимаемого ИБП. Чем шире диапазон, тем лучше защита.
Линейно-интерактивная технология ИБП обеспечивает стабилизацию питания с прерыванием работы в 4–6 мс при переходе на резервное питание от батарей и защищает от наиболее распространенных проблем с питанием, возникающих в сети. При этом ИБП также контролирует уровень напряжения и балансирует пониженное и повышенное напряжение. Эта технология обеспечивает разумное качество защиты и умеренные эксплуатационные расходы.
При использовании линейно-интерактивного ИБП инвертор становится частью выхода и всегда включен. Инвертор может работать в обратном направлении для зарядки батареи, когда вход переменного тока работоспособен, и может переключиться на питание от батареи при сбое входа для фильтрации и регулировки напряжения. Линейно-интерактивные системы ИБП используют батарею для обеспечения бесперебойного питания, поэтому такой тип ИБП, как правило, разряжает батарею чаще, чем системы ИБП двойного преобразования, которые стабилизирует питание в процессе двойного преобразования.
При отказе входного питания переменного тока автоматический выключатель устройства размыкается, и питание подается от батареи на выход ИБП. Если инвертор всегда включен и подключен к выходу, линейно-интерактивный ИБП осуществляет дополнительную фильтрацию и снижает переходные колебания при переключении по сравнению с резервным ИБП. Линейно-интерактивные системы ИБП, как правило, используются в стоечных системах мощностью менее 5000 ВА.
Автономные ИБП, резервные ИБП, системы питания от батареи
Автономный ИБП, который также называют резервным ИБП или системой питания от батареи, — это экономичное решение. Улучшенные автономные системы ИБП переключаются на питание от батареи достаточно быстро, чтобы предотвратить аномалии питания и кратковременные перебои в работе. Автономный ИБП защищает от большинства скачков напряжения, но не поддерживает идеальное питание при незначительных провалах и скачках напряжения.
Ключевым фактором, влияющим на качество автономного ИБП, является диапазон питания, принимаемый устройством до переключения на резервное питание от батареи. Чем шире диапазон, тем меньше разряжается аккумулятор и тем дольше будет доступно резервное питания при отключении основного источника питания. Чем чаще ИБП переключается на резервное питание от батареи, тем короче срок службы батареи.
Технология автономного ИБП защищает от большинства скачков мощности, устраняя избыточное напряжение и более 90 % всех сбоев. Автономная система ИБП передает переменный ток от сети непосредственно на устройство через безобрывной переключатель к выходной точке, где подключена защищенная нагрузка.
При сбое входного питания встроенная батарея и инвертор, преобразующий постоянный ток от батареи в переменный, активируются и подключаются к выходу с помощью безобрывного переключателя. При переключении на резервное питание от батареи, как правило, происходит перерыв в питании длительностью около 6–8 мс.
Эта технология лучше всего подходит для устройств мощностью до 1500 ВА, например для небольших офисов, домашних персональных компьютеров и других менее важных областей применения. Автономный ИБП — это хороший вариант для тех, кому требуется более низкая мощность и низкая стоимость. Технология автономного ИБП обеспечивает резервное питание настольного оборудования, игровых приставок, рабочих станций, беспроводных сетей и другой электроники. Во время отключения электроэнергии она гарантирует достаточную продолжительность питания для завершения работы и надлежащего отключения оборудования. В дополнение к резервному питанию, большинство автономных систем ИБП также реализуют базовую защиту от перенапряжения.
Решения ИБП Vertiv