Источники бесперебойного питания и генераторы должны быть лучшими друзьями, слаженно взаимодействуя друг с другом для повышения отказоустойчивости сайта. Часто это может быть не так из-за взаимного непонимания и недостатка информации. Эта статья представляет собой исчерпывающее руководство и необходимую базу знаний о входных характеристиках ИБП и их влиянии на работу генераторов.

В реальной работе, когда происходит сбой в сети, питание переключается между входящей сетью и дизель-генераторной установкой или генераторной установкой. Переключение выполняется по принципу «разрыв перед включением» и обычно выполняется в течение нескольких секунд. Последующая система ИБП переключается на питание от батарей в течение всего обмена, а ее входной преобразователь или выпрямитель отключен из-за отсутствия входной мощности. Когда питание устанавливается дизельным генератором, выпрямитель выполняет запуск, и работа ИБП восстанавливается до нормального режима двойного преобразования. На этом решающем этапе чрезвычайно важно, чтобы ИБП и генераторная установка работали как часы, чтобы предотвратить нарушение переключения из-за плохого взаимодействия.

С точки зрения генераторной установки система ИБП является нагрузкой, потребляющей как активную, так и реактивную мощность, в зависимости от режима работы ИБП. Современные ИБП, работающие в режиме двойного преобразования VFI, потребляют 99% «чистой» активной мощности, то есть современные ИБП в значительной степени рассматриваются как линейная резистивная нагрузка со стороны восходящего источника питания. Это значительно упрощает конструкцию и работу электрической системы.

В режиме байпаса нагрузка питается через байпасную линию ИБП от вышестоящего источника питания, который, таким образом, не может получить выгоду от фильтрующего действия ИБП. В этом случае генераторная установка напрямую связана с коэффициентом мощности нагрузки, гармоническими искажениями и скачками нагрузки.
При небольшой нагрузке, обычно ниже 10 % номинальной мощности, или без нагрузки, ИБП демонстрирует преимущественно емкостной входной коэффициент мощности и несколько более высокое подавление гармонических искажений в процентах от общей потребляемой мощности. Кроме того, переходный процесс при запуске выпрямителя является ступенью нагрузки для источника питания выше по потоку.

Хотя вышеуказанные условия никак не влияют на «бесконечную» мощность сети, что касается генераторной установки, такие случаи необходимо тщательно оценивать.
Как правило, номинальная мощность генераторной установки не должна быть менее чем в 1,5 раза больше
номинальной мощности ИБП. Коэффициент запаса учитывает КПД ИБП, обычно 96%, коэффициент мощности ИБП, обычно 0,99, входные гармонические искажения, обычно 3%, и добавляет запас мощности, чтобы предотвратить скачки нагрузки, вызывающие нестабильную реакцию выходного напряжения генераторной установки. Однако, как упоминалось выше, следует учитывать и другие параметры, чтобы обеспечить правильную работу в переходных режимах или в режиме холостого хода.
Современные ИБП не имеют скачков напряжения при запуске. Они постепенно нарастают до требуемой выходной мощности в соответствии с регулируемым временем «входа». Это так называемая функция «мягкого пуска», которая также может включать отложенный пуск в соответствии с регулируемым временем «выдержки». Установка времени выдержки полезна, когда несколько ИБП запускаются параллельно, чтобы общая нагрузка ИБП постепенно передавалась на генераторную установку.

С другой стороны, время начала зависит от того, насколько крутой будет рампа плавного пуска. Чем короче настройка, тем круче наклон. Важно отметить, что во время комбинированного времени выдержки и времени ожидания выпрямитель не полностью запитан для питания нагрузки, поэтому аккумуляторные батареи могут частично разряжаться.

Вдобавок ко всему, может иметь место блокировка зарядки аккумулятора, чтобы помочь генераторной установке постепенно увеличивать нагрузку. Таким образом, среди прочих факторов беспроблемное переключение сводится к правильному управлению окончанием автономной работы батареи и настройками плавного пуска ИБП. Последнее тесно связано с конкретными выходными характеристиками генераторной установки.

Слишком много CAP остановит вас

Входные конденсаторы, используемые для фильтрации, обеспечивают протекание чистой полной мощности между источником питания и ИБП. Такая мощность называется ведущей или емкостной мощностью. Генераторные установки могут управлять ограниченным количеством чистой ведущей мощности, поскольку она мешает цепи возбуждения в генераторе переменного тока, что приводит к колебаниям напряжения и отключению генераторной установки. Диаграммы зон безопасной эксплуатации показывают допустимый диапазон коэффициента мощности нагрузки генераторов для стабильной работы, а чистое ведущее ограничение мощности обычно составляет 20% от номинального значения генераторов.

Зона безопасной эксплуатации дизель-генератора. Нормальная работа показана зеленым цветом. В желтой зоне работа по-прежнему возможна на временной основе. Работа в красной зоне запрещена. Во время запуска ИБП генераторы должны подавать чистую ведущую мощность, а рабочая точка находится прямо на левой горизонтальной оси. Максимальный предел чистой ведущей мощности обычно составляет 0,2 номинальной мощности генераторной установки.

Система ИБП, перезапускаемая после сбоя в сети, демонстрирует чисто входную емкостную мощность. Несмотря на то, что его вклад незначителен по сравнению с номинальным значением ИБП, в настоящее время входной фильтр не уравновешен какой-либо реальной мощностью. Необходимо дождаться завершения запуска выпрямителя. Эта проблема усугубляется, когда цепи параллельных ИБП должны питаться от цепочек параллельных генераторов. Из-за присущего генераторам последовательного запуска, самый первый включающийся генератор питает всю емкостную мощность цепочки ИБП. Возможно, это превышает возможности генераторной установки, что препятствует успешному переключению.

Для решения этой проблемы можно применить несколько методов, например, установку блоков резисторов для компенсации. В современных ИБП снижена входная емкостная мощность за счет внедрения технологий электронной фильтрации выпрямителей. Они также могут предлагать адаптивное управление входной емкостной мощностью, чтобы помочь в разработке более устойчивых электрических инфраструктур.