Tìm hiểu chi tiết về nguyên lý hoạt động của UPS

           Các UPS hầu hết đều được thiết kế để cung cấp nguồn cho tải thông qua 3 chế độ là : Chế độ bình thường (NORMAL), chế độ Backup (BATTERY), chế độ BYPASS. Tùy thuộc vào điều kiện thực tế mà UPS tự động sử dụng 1 trong 3 chế độ phù hợp mà không cần có sự can thiệp của người vận hành. Để đạt được điều này thì bộ vi xử lý lôgíc và bộ kiểm soát tinh vi sẽ được sử dụng để điều khiển, giám sát, hiển thị các chế độ hoạt động của UPS và đảm bảo cho bất kỳ sự thay đổi chế độ hoạt động của UPS cung cấp nguồn cho tải đều là tự động. Sau đây chúng ta cùng đi sau và tìm hiểu mỗi chế độ hoạt động cụ thể.

 1. CHẾ ĐỘ BÌNH THƯỜNG ( NORMAL Mode )

 Ở chế độ NORMAL, năng lượng được nhận từ ngõ vào qua bộ chỉnh lưu cung cấp cho Inverter, chế độ bình thường – NORMAL Mode hiện thị trên màn hình có nghĩa là UPS đang hoạt động ở chế độn bình thường, nguồn ngõ vào nằm trong dải chấp nhận của UPS. Nguồn ở ngõ vào được chuyển thành nguồn DC nhờ bộ biến đổi IGBT và cung cấp nguồn DC cho inverter. Battery được nạp trực tiếp từ ngõ ra của bộ chỉnh lưu thông qua bộ tăng áp và giảm áp phụ thuộc vào từng chủng loại và dung lượng của bình ắc quy.

Bộ biến đổi DC nhận nguồn từ ngõ ra bộ chỉnh lưu và cung cấp nguồn DC thích hợp cho battery. Điều kiện nạp ắc quy được giám sát bởi UPS-Bộ lưu điện và gửi thông tin tình trạng của UPS trên màn hình LCD. Battery luôn được nối tới UPS, và luôn được nạp điện và sẵn sàng để hỗ trợ cho inverter khi nguồn vào bị mất.

Bộ Inverter nhận nguồn DC đã được điều chỉnh ổn định từ bộ chỉnh lưu và sau đó sử dụng IGBT, bộ điều chế độ rộng xung để tạo ra nguồn AC ổn định ở ngõ ra.

2. CHẾ ĐỘ BACKUP : ( BATTERY Mode )

Chế độ BACKUP được sử dụng tự động khi nguồn ở ngõ vào bị mất, hoặc nguồn ở ngõ vào bộ chỉnh lưu nằm ngoài đặc tuyến ngõ vào của Bộ lưu điện. Trong suốt thời gian bị mất nguồn, bộ chỉnh lưu không có nguồn AC ở ngõ vào để cung cấp nguồn DC cho inverter. Khi đó bộ chỉnh lưu sẽ tắt, năng lượng từ bình ắc quy sẽ cung cấp cho Inverter để Inverter biến đổi thành nguồn AC cung cấp cho tải. Trong chế độ battery sẽ phát ra tiếng báo động bằng âm thanh và đèn báo kèm theo trên màn hình điều khiển. UPS sẽ giữ trạng thái này cho tới khi nguồn ở ngõ vào có trở lại bình thường.

Nếu như nguồn ngõ vào lại bị lỗi trở lại hay không nằm trong đăc tính ngõ vào của chế độ bình thường thì UPS sẽ tiếp tục hoạt động ở chế độ Battery, bình ắc quy sẽ tiếp tục phóng điện cho tới khi không còn năng lượng trong bình ắc quy để cung cấp cho tải. Bất kể thời điểm nào ở trong chế độ battery, nếu nguồn ở ngõ vào có trở lại bình thường, bộ chỉnh lưu sẽ hoạt động trở lại, cung cấp nguồn cho inverter và nạp lại bình ắc quy. Lúc này UPS sẽ hoạt động ở chế độ NORMAL. Tùy thuộc vào tải và khoảng thời gian đã phóng điện của ắc quy mà UPS sẽ xác định dòng điện nạp bình ắc quy. Tổng thời gian hoạt động ở chế độ battery của UPS sẽ phụ thuộc vào nhiều hệ số, một hệ số như loại Battery, dung lượng bình ắc quy, số dãy bình ắc quy, tuổi thọ bình ắc quy, nhiệt độ môi trường và sự thay đổi của tải trong quá trình xả bình ắc quy. Tải càng lớn thì thời gian lưu điện càng giảm, tải càng nhỏ thời gian lưu điện sẽ càng lâu.

3. CHẾ ĐỘ BYPASS : BYPASS Mode

Ở chế độ Bypass nguồn ở ngõ ra của hệ thống sẽ được cung cấp trực tiếp từ ngõ vào, trong chế độ này nguồn tại ngõ ra của hệ thồng không được bảo vệ bởi ảnh hưởng của điện áp và tần số hay là mất nguồn. nguồn ở ngõ vào được lọc các sóng hài trước khi tới tải nhưng bình ắc quy không thể hỗ trợ tải trong chế độ bypass này. Bypass nội bao gồm công tắc chuyển mạch tĩnh, công tắc này được thiết kế để cung cấp cho tải bất cứ khi nào inverter không thể cung cấp nguồn cho tải.

Nếu inverter không thể hỗ trợ được cho tải, và để đảm bảo tải luôn luôn được cung cấp nguồn, khi đó UPS sẽ chuyển sang chế độ bypass nội. Ngõ ra của hệ thống UPS sẽ tự động chuyển sang bypass nội nếu có bất cứ các điều kiện không bình thường nào xảy ra trên ngõ ra của hệ thống, nếu ngõ ra của  hệ thống vượt ra ngoài tầm điện áp của tần số, nếu hệ thống quá tải hay là inverter bị lỗi. Thời gian chuyển chế độ phải <4ms để có thể đảm bảo tải ở ngõ ra không bị gián đoạn. Chế độ này sẽ được giữ nguyên cho đến khi inverter có thể cung cấp nguồn cho tải hay là UPS được chuyển sang chế độ Maintenance Bypass để sửa chữa. Nếu UPS chuyển sang chế độ bypass mà không phải là do thao tác của người vận hành mà do lỗi của hệ thống thì nó sẽ restart Inverter 3 lần để chuyển tải sang chế độ online, nếu không thể chuyển sang chế độ Online được, UPS sẽ giữ hoàn toàn ở chế độ bypass.

 4. BYPASS Mode with MAINTENACE BYPASS Switch Option

 Nếu công tắc Maintenance Bypass được lắp đặt, thì UPS có khả năng chuyển tải sang chế độ bypass, lúc này tải sẽ lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện trong khi nhân viên bảo trì tắt module nguồn, tắt UPS để bảo trì và sửa chữa UPS.