UPS có Biến áp hay không biến áp ngõ ra ?

"Vấn đề của sự lựa chọn!"
Thông tin này cố gắng đưa ra một câu trả lời cho tình trạng tiến thoái lưỡng nan thường gặp trong việc lựa chọn chủng loại UPS, có thể có liên quan đến cả người bán hoặc người mua:  Công nghệ UPS (Bộ lưu điện) nào nên chọn – Có biến áp hay không biến áp?

Tóm tắt
Các UPS tĩnh cho tải AC đã được giới thiệu khoảng nửa thế kỷ trước đây. Trong đó, công nghệ chuyển đổi kép đã thống trị thị trường trong một thời gian dài và vẫn được coi là nguồn năng lượng chất lượng tốt nhất cung cấp cho phụ tải (về cấp độ an toàn và thông số điện). Trong cấu hình này, nguồn năng lượng AC cung cấp cho tải thông thường được tạo ra bởi UPS.

 

Hình 1: Sơ đồ đơn UPS với công nghệ chuyển đổi kép

Một trong các mô-đun chính của UPS tĩnh là bộ chuyển đổi DC/AC, thường được gọi là Inverter. Công nghệ UPS có biến áp (T) truyền thống thiết kế dựa trên một mô-đun chuyển mạch (thường là mạch cầu IGBT), một biến áp và một mạch lọc LC (hình 2). Cuộn cảm L thông thường được bao gồm ngay trong biến áp.

Để có được điện áp hình sine tại đầu ra của khối inverter, kỹ thuật thường dùng là điều chế độ rộng xung PWM, tuy nhiên kỹ thuật vectơ (vectorial) hay xung bậc thang (step pulse), 3-level IGBT cũng thường được sử dụng.


Hình 2: Mạch Inverter với biến áp 3 pha

Ưu điểm chính của công nghệ có biến áp (T):
  • Cách ly tải
  • Ngăn dòng DC đến tải
  • Méo hài điện áp thấp với mọi loại tải
  • Đáp ứng tốt với tải động
  • Bảo vệ ngắn mạch tốt
  • Có thể hoạt động tương thích với tầm điện áp DC rộng (DC bus)
  • Chỉ cần một dãy accu (đi dây ít, điện áp thấp hơn)
  • Tầm công suất cung cấp lớn (1 MVA hoặc hơn)
  • Đồng bộ tốt với mạch Bypass sơ cấp trên biến thế inverter, bảo đảm cách ly tải hoàn toàn.
  • Không tạo ra dòng điện trên dây trung tính tại ngõ vào UPS
  • Số lượng linh kiện trong UPS ít
Khuyết điểm:
  • Kích thước tương đối lớn
  • Giá thành cao
  • Tổn hao lớn hơn loại không có biến áp, đặc biệt với tầm công suất thấp
  • Khó tuân thủ các yêu cầu nghiêm ngặt trong một số trường hợp yêu cầu phải có mạch bù hiệu chỉnh hệ số công suất ngõ vào (PFC)
Vào thập kỷ 90s của thế kỷ trước, công nghệ “Không biến thế” (transformer less - TL) đã bắt đầu xuất hiện, ban đầu là UPS 1 pha, các UPS công suất nhỏ, rồi đến 3 pha. Các UPS dựa trên công nghệ không biến thế (TL) có thể sử dụng các thiết kế cấu hình ngõ vào rectifier khác nhau, nhưng khối inverter thì khá giống nhau.

Thiết kế inverters được dựa trên một mô-đun chuyển mạch tĩnh (dạng cầu), một cuộn cảm trên mỗi pha (L1, 2, 3) và một tụ điện lọc C (hình 2). Các công nghệ điều chế PWM và DCM (DisContinuous Mode) là kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất để đạt được điện áp hình sine tại ngõ ra. Tổng quát tần số chuyển mạch dùng trong công nghệ TL thường cao hơn (10-20 kHz) so với công nghệ T (<10 kHz).

 

Hình 3:  Mạch inverter 3 pha không có biến áp ngõ ra

Ưu điểm chính của công nghệ TL là:
  • Kích thước nhỏ gọn
  • Giá thành thấp (nếu không yêu cầu đặc biệt về méo hài THD)
  • Tổn hao thấp
  • Tương đối dể dàng thực hiện mạch bù hiệu chỉnh hệ số công suất ngõ vào (PFC)
  • Độ ồn thấp (gây ra bởi phần tử chuyển mạch)

Khuyết điểm:
  • Tải không cách ly
  • Dòng DC tiềm tàng trên tải
  • Khó hạn chế dòng DC tương đối cao trên dây trung tính
  • Số lượng linh kiện trong UPS nhiều
  • Dùng tối thiểu 2 dãy accu
  • Công suất thiết kế bị  giới hạn

Công nghệ nào là tốt nhất?


Như đã đề cập ở trên, cả hai công nghệ đều có ưu khuyết điểm riêng. Một trong những giới hạn cụ thể của công nghệ không biến áp (TL) là công suất. Do đó, hai công nghệ này chỉ có thể so sánh chính xác được đối với tầm công suất nhỏ.

Một số công ty quyết định chỉ sản xuất theo một công nghệ không biến áp (TL). Các công ty khác cung cấp cả hai công nghệ. Cách tiếp cận này, làm tăng chi phí giá thành nhưng cũng dễ phù hợp để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của khách hàng.

Sự lựa chọn tùy thuộc vào các ứng dụng cụ thể:

 
  • Sử dụng công nghệ có biến áp khi:
  • Cần cách ly tải (thiết bị y tế, thiết bị điều khiển nhạy cảm…)
  • Tải nhạy cảm với dòng điện một chiều (máy biến áp trở kháng thấp, động cơ AC…)
  • Tải động (động cơ bước, ngắn mạch tức thời…)
  • Công suất tải lớn
Sử dụng công nghệ không biến áp khi:
  • Công suất tải yêu cầu nhỏ
  • Cần có mạch hiệu chỉnh công suất (PFC) tại ngõ vào UPS.
  • Yêu cầu độ ồn thấp
  • Không yêu cầu cách ly tải
  • Tải không nhạy cảm với dòng điện một chiều
  • Hiệu suất là yếu tố quan trọng
  • Giá thành là yếu tố quan trọng
Có những lý do khác nhau để lựa chọn hay không lựa chọn một công nghệ nào đó. Và sự lựa chọn chính xác nhất phải tùy thuộc vào một ứng dụng và một nhu cầu cụ thể cuả bạn.

  UPS 1 PHA            
             
UPS GE Digital Energy LanPro 10-11: 10kVA  
   

UPS GE LP10-11
Công suất: 10 kVA/8kW
In: 1 pha / Out: 1 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp

 
             
  UPS 3 PHA 3-1            
             
UPS GE Digital Energy LanPro 10-31: 10kVA   UPS GE Digital Energy LanPro 15-31: 15kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE LP10-31
Công suất: 10 kVA/8kW
In: 3 pha / Out: 1 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng  

UPS GE LP15-31
Công suất: 15kVA/12kW
In: 3 pha / Out: 1 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp

             
UPS GE Digital Energy LanPro 20-31: 20kVA  
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE LP20-31
Công suất: 20kVA/16kW
In: 3 pha / Out: 1 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
 
             
  UPS 3 PHA 3-3            
              UPS GE LP 33
 UPS GE Digital Energy LanPro 10-33: 10kVA   UPS GE Digital Energy LanPro 20-33: 20kVA
  ups, bo luu dien, ups ge Lanpro   UPS GE LP 10-33
Công suất: 10kVA/10kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  UPS GE, UPS Ge LP 33 Series  20Kva  

UPS GE LP 20-33
Công suất: 20kVA/20kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp

           
UPS GE Digital Energy LanPro 30-33: 30kVA   UPS GE Digital Energy LanPro 40-33: 40kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE LP 30-33
Công suất: 30 kVA/30kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng  

UPS GE LP 40-33
Công suất: 40kVA/32kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp

               
              UPS GE SitePro
UPS GE Digital Energy SitePro: 10kVA   UPS GE Digital Energy SitePro: 20kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SitePro 10kVA
Công suất: 10 kVA/10kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng  

UPS GE SitePro 20kVA
Công suất: 20kVA/20kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp

             
UPS GE Digital Energy SitePro: 30kVA   UPS GE Digital Energy SitePro: 40kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SitePro 30kVA
Công suất: 30 kVA/30kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng  

UPS GE SitePro 40kVA
Công suất: 40kVA/40kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 8-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp

             
              UPS GE SG-CE
UPS GE Digital Energy SG-CE: 60kVA   UPS GE Digital Energy SG-CE: 80kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SG-CE 60kVA
Công suất: 60 kVA/54kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SG-CE 80kVA
Công suất: 80kVA/72kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
             
UPS GE Digital Energy SG-CE: 100kVA   UPS GE Digital Energy SG-CE: 120kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SG-CE 100kVA
Công suất: 100 kVA/90kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SG-CE 120kVA
Công suất: 120kVA/108kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
           
UPS GE Digital Energy SG-CE: 160kVA   UPS GE Digital Energy SG-CE: 200kVA
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SG-CE 160kVA
Công suất: 160kVA/144kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  Chính sách tuyển dụng   UPS GE SG-CE 200kVA
Công suất: 200kVA/180kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
             
UPS GE Digital Energy SG-CE: 250kVA   UPS GE Digital Energy SG-CE: 300kVA
  UPS General Electric, UPS GE   UPS GE SG-CE 250kVA
Công suất: 250kVA/225kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  UPS General Electric, UPS GE   UPS GE SG-CE 300kVA
Công suất: 300kVA/270kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
         
UPS GE Digital Energy SG-CE: 400kVA   UPS GE Digital Energy SG-CE: 500kVA
  UPS General Electric, UPS GE   UPS GE SG-CE 400kVA
Công suất: 400kVA/360kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  UPS General Electric, UPS GE   UPS GE SG-CE 500kVA
Công suất: 500kVA/450kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
             
UPS GE Digital Energy SG-CE: 600kVA   UPS GE Digital Energy SG: 750kVA
  UPS General Electric, UPS GE   UPS GE SG-CE 600kVA
Công suất: 600kVA/540kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp
  UPS General Electric, UPS GE   UPS GE SG-CE 750kVA
Công suất: 750kVA/675kW
In: 3 pha / Out: 3 pha
Lưu điện: 6-10 phút hoặc mở rộng lâu hơn
Phân phối: Thaihungcorp