О стандарте МЭК на агрегаты бесперебойного питания.

Данная статья является обзором отдельных положений нового стандарта Международной электротехнической комиссии (МЭК) на агрегаты бесперебойного питания.

Появление в 70-х годах агрегатов бесперебойного питания (АБП) было обусловлено развитием электронной техники и возросшими требованиями к качеству питающего напряжения. Первоначально этот класс устройств был предназначен для обеспечения непрерывности питания компьютерных систем. Однако в последующем развитие цифровой технологии привело к появлению широкого спектра электронного оборудования, правильное функционирование которого в сильной степени зависит от качества питающего напряжения. В настоящее время АБП широко применяется там, где качество питания является определяющим фактором. Сегодня АБП является обязательным атрибутом современных компьютерных систем, устройств промышленной автоматики и управления производственными процессами, приборов измерительной техники, оборудования связи и пр. Для удовлетворения требований разнообразных потребителей существуют большой выбор АБП различной мощности и различной топологии. На сегодняшний день АБП, определенно, выделены в отдельный класс устройств со своей классификацией и терминологией.

Однако, как считают органы, ответственные за стандартизацию, существующая, стихийно сложившаяся, классификация и терминология АБП не адекватно отражает принципы работы этих устройств. По мнению МЭК, это вводит потребителей в заблуждение и ведет к неправильному выбору АБП. [2]

С целью устранения противоречий, МЭК была организована рабочая группа, в задачу которой входила разработка стандарта, определяющего различные категории АБП и методы для измерения их характеристик. В результате деятельности группы был разработан стандарт IEC 62040-3, опубликованный в 1999 году.

Основные особенности стандарта для определения и описания топологии АБП заключаются в следующем. Согласно этому стандарту, АБП по топологии делятся на три типа:

• Passive Standby;
• Line Interactive;
• Double Conversion.

Для описания топологии АБП стандартом введены следующие термины:

• "primary power" - электроэнергия, которая поступает от питающей сети;
• "standby power" - электроэнергия, которая вырабатывается АБП в случае отсутствия питающего напряжения.

Кроме этого, стандарт разделяет входы АБП на два типа:

• "normal AC" вход - вход АБП, к которому подключается основное питающее напряжение переменного тока;
• "bypass AC" вход - вход АБП, к которому подключается резервное питающее напряжение переменного тока.

Рис.1. Топология АБП типа "Passive Standby"

Топология АБП типа "Passive Standby" приведена на рис.1. Инвертор подключен параллельно сетевому источнику и действует как источник резервного питания. Для АБП, выполненных по данной топологии, стандартом определены два основных режима работы: режим "normal" и режим "stored energy". В режиме "normal" нагрузка подключена к питающей сети через узел, в состав которого могут входить: коммутатор, фильтр, регулятор. Стандарт не определяет конкретный состав этого узла, а указывает, что для обеспечения формирования питания нагрузки, в узел могут быть интегрированы дополнительные устройства, например, "феррорезонансный трансформатор или трансформатор с переключаемыми отводами" [1]. Таким образом, топология АБП "off-line" или топология "Standby-Ferro", определенная в [3] как отдельный тип АБП, полностью попадают под определение "Passive Standby".

В режиме "stored energy", когда параметры питающей сети не соответствуют требованиям, "нагрузка подключается либо к непосредственно к инвертору, либо через коммутатор, который может быть или полупроводниковым или электромеханическим" [1]. Соответственно, в стандарте нет требований, устанавливающих время переключения.

Рис.2. Топология АБП типа "Line Interactive"

Топология "Line Interactive" приведена на рис.2. Здесь инвертор, как и в "Passive Standby", подключен параллельно сетевому питанию. Однако он выполняет не только функцию резервного источника питания, но и функцию зарядного устройства, действуя как конвертор. Для топологии АБП "Line Interactive" стандартом определены три режима: режим "normal", режим "stored energy" и режим "bypass". В режиме "normal" нагрузка питается от сети через основной "normal AC" вход АБП. Одновременно инвертор, работая в реверсивном режиме как конвертор, производит заряд аккумулятора. Когда отсутствует напряжение на обоих входах, АБП переходит в режим "stored energy" и энергия, запасенная в аккумуляторе, через инвертор поступает в нагрузку. При этом коммутаторы, подключенные к входам АБП, разомкнуты. Если питающее напряжение отсутствует только на "normal AC" входе, то АБП переходит в режим "bypass". В этом режиме питание нагрузки осуществляется только от резервного источника сетевого напряжения, которое подается на "bypass AC" вход.

Рис.3. Топология АБП типа "Double Conversion"

Топология АБП "Double Conversion" приведена на рис.3. По этой топологии инвертор включен последовательно в цепь между источником (выпрямителем) и нагрузкой. Для топологии "Double Conversion" стандартом определены три режима: режим "normal", режим "stored energy" и режим "bypass". В режиме "normal" нагрузка постоянно питается по цепи выпрямитель-инвертор, где происходит преобразование переменного тока в постоянный и наоборот - "двойное преобразование". В режиме "stored energy", когда параметры питающей сети не соответствуют требованиям, питание нагрузки осуществляется от аккумулятора через инвертор, который поддерживает выходное напряжение в заданных пределах. Режим "bypass" имеет место в том случае, когда инвертор по каким-либо причинам не может обеспечить нагрузку требуемой мощностью (перегрузка, разряд аккумулятора) или отсутствует питающее напряжение на входе "normal AC". По мнению МЭК, определение "Double Conversion" наиболее точно описывает рабочий процесс в АБП, топология которых ранее определялась как "on-line".

Таким образом, новый стандарт МЭК на АБП подводит черту и вводит классификацию различных категорий АБП, которая унифицирует разнообразные технические решения и устраняет разночтения в топологии. Данный стандарт рекомендуется для применения разработчикам и производителям АБП, а также потребителям, которым предстоит сделать правильный выбор АБП.