So sánh UPS LINE INTERACTIVE và UPS ONLINE

Một trong những yếu tố quan trọng và dễ hiểu khi mua  UPS là phải quan tâm tới các yếu tố: thời gian lưu điện, giá thành, công suất, nhà sản xuất, số lượng đầu ra, khả năng quản lý… Tuy nhiên có một yếu tố khác cũng rất quan trọng nhưng không dễ dàng xác định được và cũng ít được nhắc đến đó là cấu trúc của UPS
Cấu trúc của UPS (Thiết kế bên trong của UPS) sẽ ảnh hưởng tới hoạt động trong các môi trường khác nhau. Lựa chọn đúng cấu trúc liên kết phù hợp là rất quan trọng và cần thiết cho những ứng dụng quan trọng. Sau đây chúng ta sẽ bàn tới cấu trúc phổ biến nhất: Line-Interactive và Online cũng như điểm mạnh, điểm yếu của chúng.
 

UPS line-Interactive model BX1100LI-MS APC
 

Với dải công suất lớn hơn 5kVA, UPS line-Interactive sẽ không thực tế vì có giá thành cao hơn và kích thước lớn hơn. Với công suất nhỏ hơn 750VA Online UPS double conversion ít khi được quan tâm bởi vì cấu trúc line-interactive và offline thực tế hơn cho dải công suất nhỏ.
Như vậy việc so sánh lựa chọn giữa 2 cấu trúc Line-interative và Online sẽ tập trung chủ yếu ở dải công suất 750VA tới 5kVA. Đây là nơi mà các chức năng và lợi thế kinh tế của một cấu trúc liên kết  không rõ ràng với cấu trúc khác và phụ thuộc vào việc lắp đặt cụ thể. Trong khi dòng Line-Interative đã trở thành cấu trúc được sản xuất phổ biến nhất và triển khai trong phạm vi công suất này.

Hiểu yêu cầu ứng dụng của bạn
Trước khi đưa ra bất kỳ quyết định nào về UPS topology, điều quan trọng là phải hiểu các yêu cầu của thiết bị cần được bảo vệ và môi trường trong đó các UPS sẽ được lắp đặt.Biết được những yêu cầu cơ bản là điều cần thiết để đưa ra quyết định về cấu trúc UPS tốt nhất sẽ phục vụ các ứng dụng.
 
IT Equipment and AC power:  The Switch-Mode Power Supply (SMPS)
Các thiết bị thông thường được cung cấp bởi nguồn điện lưới xoay chiều có tần số 50Hz hoặc 60Hz. Khi vào các thiết bị IT, nó được chuyển đổi thành 1 chiều nhờ bộ chỉnh lưu và san phẳng bằng tụ lọc. Sau đó nhờ bộ nguồn chuyển mạch (The Switch-Mode Power Supply (SMPS)) sẽ biến đổi điện áp DC cao thành điện áp DC thấp nhờ băm xung tần số cao để cung cấp các linh kiện điện tử. Bộ nguồn chuyển mạch (SMPS) cũng đồng thời có chức năng là bộ nguồn cách ly để bảo vệ các linh kiện bên trong.
 

Bộ nguồn chuyển mạch cũng đồng thời đảm bảo nguồn đầu ra DC ổn định cho các linh kiện dù đầu vào AC có biến đổi hoặc vượt qua tình trạng không bình thường của nguồn AC trong 1 thời gian ngắn.

Theo nghiên cứu, khi nguồn AC mất, bộ nguồn SMPS vẫn đảm bảo cung cấp nguồn DC  khoảng 18 mili giây bởi năng lượng tích trữ trong tụ lọc của bộ nguồn chuyển mạch SMPS.

Tiêu chuẩn quốc tế cho UPS tương thích với các thiết bị có nguồn chuyển mạch SMPS
Hình dưới đây mô tả tiêu chuẩn IEC62040-3 định nghĩa giới hạn biên độ điện áp và thời gian nhiễu cho phép của đầu ra UPS chấp nhận được với nguồn SMPS.

Ta thấy vùng “Comfort Zone”, điện áp liên tục với mức độ biến đổi biên độ -20%  tới +10% là chấp nhận được

Nhìn vào hình vẽ ta thấy, yêu cầu tương thích với điện áp đầu ra của UPS là 230VAC thì:

- Trong 1ms, điện áp đầu ra UPS có thể lên tới 460VAC

- Trong 10ms, điện áp đầu ra UPS có thể là 0VDC

- Trong khoảng lớn hơn 100ms, điện áp đầu ra của UPS có thể là 230VAC+10% và 230VAC – 20%

Line-Interactive UPS.
 

 
Điểm mạnh của cấu trúc Line-Interactive

- Tiêu thụ điện ít hơn (chi phí vận hành thấp hơn) – Hiệu suất cao hơn do khi ở chế độ AC,  sự biến đổi được thực hiện ít hơn (chỉ sạc cho ăcquy và ngừng khi ăcquy đã đầy)

- Về lý thuyết thì độ tin cậy cao hơn do ít linh kiện hơn và hoạt động tạo ra nhiệt thấp hơn

- Tạo ra ít nhiệt hơn bởi UPS
 
 
Điểm cần lưu ý với cấu trúc Line-Interactive

Ở các nước đang phát triển, điện áp lưới không ổn định lắm, biến đổi thường xuyên, nhiều nhiễu nên Line Interactive UPS có thể chuyển sang chế độ Inverter thường xuyên bởi vì UPS phải đảm bảo dải điện áp đầu ra nên khi nguồn lưới không ổn định, UPS sẽ chuyển sang chế độ Inverter, sử dụng điện biến đổi từ ăcquy do đó ăcquy được sử dụng thường xuyên hơn nên dẫn đến có thể cần phải thay thế, bảo trì ăcquy thường xuyên hơn.
 
Online UPS

 

 

Các vấn đề cần xem xét:

Cấu trúc online do sử dụng nhiều tầng biến đổi hơn, do đó:

- Nhiều linh kiện, thành phần hơn

- Chi phí vận hành và giá thành cao hơn

- Nhiệt tạo ra nhiều hơn do nhiều linh kiện hoạt động hơn

- Về mặt lý thuyết thì độ tin cậy nhỏ hơn do sử dụng nhiều linh kiện hơn (Tuy nhiên về mặt thực tế, độ tin cậy còn xác định bằng nhiều yếu tố khác dưới đây)

- Năng lượng tiêu thụ cao hơn so với Line-Interactive. Với Double Conversion Online UPS hoạt động liên tục thì hiệu suất sẽ vào khoảng 85%-92% tùy thiết kế và sản xuất trong khi Line-Interative UPS là 96-98%. Ví dụ với hiệu suất 90%, 1000W tiêu thụ thì có 100W là sử dụng bởi UPS Online dẫn đến chi phí trả tiền điện cao hơn, các chi phí về các phần khác như làm mát cũng cao hơn so với Line-Interative UPS.

Ưu điểm của Online UPS:

UPS online model SRT6KRMXLI APC

- Sử dụng điện biến đổi từ ăcquy ít hơn khi nguồn lưới không ổn định (do bên trong bộ chỉnh lưu có cả tụ lọc nguồn DC do đó khi điện áp vào không ổn định 1 chút hoặc nhiễu thì điện áp tích trữ trong tụ sẽ phóng nên nếu lưới bị mất ổn định trong thời gian rất ngắn thì UPS không chuyển sang chế độ ăcquy do điện áp/ năng lượng trên tụ vẫn đảm bảo)

- Có bộ Điều chỉnh hệ số công suất (PFC – power factor correction) cho dù bất cứ loại tải nào

- Nhỏ gọn và nhẹ hơn (đặc biệt với công suất lớn)

- Có thể biến đổi tần số đầu ra (50Hz thành 60Hz và ngược lại)

Lưu ý:
- Online UPS double conversion các linh kiện chạy liên tục và nhiệt độ cao hơn do đó tuổi thọ thấp hơn so với các linh kiện trong Line-Interative UPS
- Online UPS double conversion tiêu tốn nhiều năng lượng hơn Line-Interative UPS do đầu vào AC biến đổi thành DC rồi lại từ DC biến đổi thành AC
- Online UPS double conversion tạo ra nhiều nhiệt hơn vào môi trường, các thiết bị IT và ngay cả ăcquy của UPS do đó làm giảm tuổi thọ của các thiết bị xung quanh

Xem xét về Độ tin cậy
Trong cả 2 cấu trúc có những yếu tố làm tăng hoặc giảm độ tin cậy của thiết bị ví dụ như vấn đề nhiệt độ tỏa ra nêu trên. Tuy nhiên trong thực tế, độ tin cậy này phụ thuộc nhiều vào thiết kế, sản xuất và độ tốt linh kiện được sử dụng của nhà sản xuất.
 
Tổng kết: