Mục lục
Dù là người dùng cá nhân, tổ chức hay doanh nghiệp, nếu bạn đã từng một lần phải chịu tổn hại không mong muốn bởi các sự cố về điện hoặc cúp điện đột ngột, vậy thì bộ lưu điện UPS sẽ là một giải pháp đáng cân nhắc.
UPS là gì?
UPS là viết tắt của Uninterruptible Power Supply, dịch sát nghĩ là “Nguồn cấp điện liên tục”. Đây là một thiết bị được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi các sự cố liên quan đến nguồn điện, như mất điện hoặc sụt áp. Bộ lưu điện UPS cung cấp nguồn điện dự phòng để duy trì hoạt động của các thiết bị trong trường hợp nguồn chính bị gián đoạn. Khi có sự cố về nguồn điện, UPS tự động chuyển từ nguồn điện chính sang nguồn dự phòng trong thời gian ngắn, giúp tránh mất dữ liệu và hỏng hóc thiết bị. UPS thường được sử dụng cho các thiết bị như máy tính, server, thiết bị lưu trữ dữ liệu và các thiết bị y tế quan trọng.
Các loại UPS phổ biến trên thị trường
1. Phổ biến nhất – UPS chuyển đổi kép (UPS Online)
Bộ lưu điện phổ biến nhất và cũng là loại hiệu quả cao là UPS chuyển đổi kép (fulltime/full double-conversion UPS hay Online UPS). Tất cả các UPS đều có nguồn điện đầu vào là dòng điện xoay chiều (AC). Đây cũng là tiêu chuẩn của hầu hết thiết bị công nghệ thông tin (ITE).
Bên cạnh đó, pin là thiết bị dòng điện một chiều (DC). Do đó, tất cả UPS trữ điện đều phải chuyển đổi hoặc chỉnh lưu AC thành DC để sạc điện. UPS cũng phải cấp nguồn AC chi ITE. Thế nên, DC phải được chuyển ngược trở lại thành AC thông qua một thiết bị được gọi là bộ biến tần.
Với bộ lưu điện chuyển đổi kép, nguồn điện liên tục chạy qua bộ chỉnh lưu, sau đó đến bộ biến tần, rồi mới đến ITE. Điện áp và tần số đầu ra hoàn toàn tách biệt với đầu vào. Chúng thâm chí có thể khác hoàn toàn với đầu vào, vì thế mà hệ thống này về mặt kỹ thuật được phân loại là không phụ thuộc vào điện áp và tần số (VFI).
2. UPS Delta Conversion (UPS Online)
Chuyển đổi Delta là một dòng UPS Online có công nghệ mới hơn và được phát triển để khắc phục nhược điểm của UPS chuyển đổi kép. Tương tự như UPS chuyển đổi kép, UPS chuyển đổi Delta luôn có bộ biến tần cung cấp điện áp tải. Tuy nhiên, nó sẽ bổ sung cũng như đóng góp nguồn điện cho đầu ra biến tần. Trong điều kiện có sự cố hoặc nhiễu loạn AC, UPS chuyển đổi Delta gần như hoạt động giống hệt UPS chuyển đổi kép.
Tương tự như UPS chuyển đổi kép, UPS chuyển đổi delta luôn có bộ biến tần cung cấp điện áp tải. Tuy nhiên, UPS delta cũng đóng góp nguồn điện cho đầu ra biến tần. Trong điều kiện có sự cố hoặc nhiễu loạn AC, thiết kế này thể hiện hoạt động giống hệt với chuyển đổi kép trực tuyến.
Bộ lưu điện chuyển đổi Delta giúp tiết kiệm năng lượng hơn bằng cách chỉ mang “gói hàng” ở điểm chênh lệch (delta) giữa điểm đầu và điểm cuối. UPS kép sẽ chuyển đổi nguồn điện sang pin và ngược lại. Trong khi đó, UPS delta chuyển các thành phần nguồn điện từ đầu vào sang đầu ra.
3. UPS dự phòng (UPS Offline)
Đây là loại UPS thông dụng nhất dành cho máy tính bàn. Cách hoạt động của Standby UPS như sau:
Chuyển đổi nguồn điện
Khi nguồn điện chính vẫn hoạt động bình thường, UPS chuyển đổi nguồn điện trực tiếp từ nguồn điện chính đến ITE được kết nối. UPS giữ đầu ra của nó ở trạng thái tắt hoặc ở chế độ đứng chờ.
Chuyển đổi sang nguồn dự phòng
Khi có sự cố về nguồn điện, như mất điện hoặc sụt áp, Standby UPS chuyển đổi từ nguồn điện chính sang nguồn dự phòng. Quá trình chuyển đổi này có thể mất một khoảng thời gian ngắn, thường chỉ trong vài mili giây, nhưng trong thời gian này thiết bị kết nối vẫn được cung cấp nguồn điện từ pin của UPS.
Standby UPS thích hợp cho các ứng dụng không yêu cầu nguồn điện dự phòng liên tục mà chỉ cần một giải pháp dự phòng đơn giản để bảo vệ thiết bị khỏi các sự cố như mất điện ngắn ngủi hoặc sụt áp nhỏ. Điều này bởi vì Standby UPS thường có giá thành rẻ hơn và ít phức tạp hơn so với các loại UPS khác, nhưng chúng có thể không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ ổn định cao hơn và thời gian chuyển đổi ngắn nhất có thể.
4. UPS Line-interactive
UPS Line-interactive là một dạng tiến hóa của Standby UPS với tính năng bổ sung để cải thiện khả năng ổn định của nguồn điện đầu vào. Đặc điểm chính của UPS Line-interactive là khả năng điều chỉnh tự động điện áp đầu vào để duy trì mức điện áp ổn định cho các thiết bị kết nối.
AVR (Automatic Voltage Regulation)
UPS Line-interactive có tính năng điều chỉnh điện áp đầu vào một cách tự động. Khi phát hiện sự thay đổi áp lực của nguồn điện, UPS điều chỉnh tự động để duy trì mức điện áp ổn định. Điều này giúp bảo vệ các thiết bị kết nối khỏi các sự cố như sụt áp hoặc đỉnh điện.
Chuyển đổi dự phòng
Tương tự như Standby UPS, khi nguồn điện chính gặp sự cố, UPS Line-interactive chuyển đổi nguồn từ nguồn điện chính sang nguồn dự phòng trong một khoảng thời gian ngắn. Điều này giúp duy trì hoạt động của các thiết bị kết nối mà không có sự gián đoạn lớn.
UPS Line-interactive thường được sử dụng trong các môi trường nơi sự ổn định của nguồn điện là quan trọng, như máy tính để bàn, máy chủ, và các thiết bị mạng. Chúng cung cấp một mức bảo vệ cao hơn so với Standby UPS với một chi phí không quá cao, là lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng.
5. UPS Standby-Ferro
UPS Standby-Ferro đã từng là loại UPS thống trị trong phạm vi 3-15kVA.Nó là một dạng UPS kết hợp giữa công nghệ của UPS Standby và một biến áp Ferro-resonant. Điều này tạo ra một hệ thống dự phòng điện ổn định và hiệu suất cao, đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu mức độ bảo vệ cao và ổn định cho thiết bị kết nối.
Standby Operation
Tương tự như UPS Standby, UPS Standby-Ferro hoạt động ở chế độ đứng chờ khi nguồn điện chính vẫn hoạt động bình thường. UPS chỉ chuyển đổi sang nguồn dự phòng khi có sự cố về nguồn điện như mất điện hoặc sụt áp.
Biến áp Ferro-resonant
Điểm đặc biệt của UPS Standby-Ferro là việc sử dụng một biến áp Ferro-resonant. Biến áp này cung cấp một mức độ bảo vệ cao bằng cách duy trì một mức điện áp ổn định trong điều kiện biến động của nguồn điện đầu vào. Nó có khả năng tự điều chỉnh để bảo vệ các thiết bị kết nối khỏi sự cố như sụt áp, đỉnh điện và nhiễu điện.
Chuyển đổi dự phòng
Khi nguồn điện chính gặp sự cố, UPS Standby-Ferro chuyển đổi nguồn từ nguồn điện chính sang nguồn dự phòng được cung cấp bởi biến áp Ferro-resonant. Điều này giúp duy trì hoạt động của các thiết bị kết nối mà không có sự gián đoạn lớn.
Ngày nay đã không còn phổ biến
Độ tin cậy cao và khả năng lọc đường truyền tuyệt vời là điểm mạnh của loại UPS này. Tuy nhiên, nó có hiệu suất rất thấp và không ổn định khi sử dụng với một số máy phát điện và máy tính điều chỉnh hệ số công suất đời mới hơn khiến mức độ phổ biến giảm đi đáng kể.
Lý do chính khiến UPS Standby-Ferro không còn được sử dụng rộng rãi là vì về cơ bản, chúng có thể không ổn định khi vận hành tải điện PC hiện đại. Tất cả các server và bộ định tuyến lớn đều sử dụng nguồn điện “đã hiệu chỉnh hệ số công suất”. Có nghĩa là chúng chỉ lấy dòng điện hình sin, giống như bóng đèn sợi đốt. Dòng điện này có được bằng cách sử dụng các tụ điện, thiết bị ‘dẫn’ điện áp đặt vào, UPS Standby-Ferro sử dụng máy biến áp lõi nặng có đặc tính cảm ứng, nghĩa là dòng điện làm ‘lag’ điện áp. Sự kết hợp của hai điều này tạo thành cái được gọi là mạch ‘tank’. Sự cộng hưởng hoặc ‘ringing’ trong mạch điện tank có thể gây ra dòng điện cao, gây nguy hiểm cho tải được kết nối.
Tổng quan về các loại UPS
Một số thuộc tính quan trọng như hiệu suất được quyết định bởi việc lựa chọn loại UPS nào. Và vì quy trình triển khai hay chất lượng sản xuất sẽ đòi hỏi các đặc tính như độ tin cậy và tính ổn định, vì thế chúng cần được cân nhắc khi chọn UPS.
| Phạm vi công suất thực tế (kVA) | Điều hòa điện áp | Cost trên mỗi VA | Hiệu suất | Biến tần luôn hoạt động | |
| UPS dự phòng (offline) | 0 – 0.5 | Thấp | Thấp | Rất cao | Không |
| UPS Line interactive | 0.5 – 5 | Phụ thuộc thiết kế | Vừa | Rất cao | Phụ thuộc thiết kế |
| UPS Standby Ferro | 3 – 15 | Cao | Cao | Thấp – Trung bình | Không |
| UPS chuyển đổi kép (online) | 5 – 5000 | Cao | Trung bình | Thấp – Trung bình | Có |
| UPS chuyển đổi delta (online) | 5 – 5000 | Cao | Trung bình | Cao | Có |
Tham khảo phạm vi sử dụng của các loại UPS
Các đặc tính khác nhau của mỗi loại UPS khiến chúng trở nên phù hợp trong từng môi trường khác nhau. Hiệu quả năng lượng cũng mang tính quyết định khi chọn mua UPS. Ví dụ như hầu hết các hệ thống UPS sẽ không có máy biến áp bên trong, trong khi các model đời cũ sẽ có. Sự thay đổi này nhằm tăng hiệu quả, đồng thời giảm trọng lượng và kích thước, cũng như mức tiêu thụ nguyên liệu thô của hệ thống UPS.
| Sản phẩm | Ưu điểm | Nhược điểm | Lời khuyên | |
| UPS dự phòng (offline) | APC Back-UPS Tripp-Lite Internet Office | Chi phí thấp, hiệu quả cao, gọn nhẹ. | Sử dụng pin trong thời gian mất điện. Không khả dụng trên 2kVA. | Lựa chọn tốt cho máy trạm cá nhân. |
| UPS Line interactive | UPSX Series 1-3kVA APC Smart-UPS Powerware 5152 | Độ tin cậy cao, hiệu quả cao, điều hòa điện áp tốt. | Không khả dụng dụng trên 5kVA. | Loại UPS phổ biến nhất hiện nay nhờ độ tin cậy cao, lý tưởng cho các server dạng tủ hoặc server phân tán và/hoặc môi trường nguồn điện khắc nghiệt. |
| UPS Standby Ferro | Sản phẩm có sẵn trên thị trường khá hạn chế. | Điều hòa điện áp tuyệt vời, độ tin cậy cao. | Hiệu suất thấp, không ổn định khi kết hợp với một số phụ tải và máy phát điện. | Ứng dụng hạn chế vì hiệu suất thấp và các vấn đề không ổn định là một vấn đề và thiết kế online N+1 thậm chí còn mang lại độ tin cậy cao hơn. |
| UPS chuyển đổi kép (online) | APC Smart-UPS Online APC Smart-UPS VT APC Symmetra MGE Galaxy MGE EPS Liebert NX | Điều hòa điện áp tuyệt vời, dễ dàng sử dụng song song. | Hiệu quả thấp hơn với các model đời cũ hơn. Không khả dụng dụng dưới 5kVA. | Rất phù hợp với thiết kế N+1. |
| UPS chuyển đổi delta (online) | APC Symmetra MW | Điều hòa điện áp tuyệt vời, độ tin cậy cao. | Không khả dụng dụng dưới 5kVA. | Hiệu suất cao giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng trong vòng đời của các hệ thống lắp đặt lớn |
Sau tất cả
Sẽ không có bất kỳ loại UPS nào là phù hợp cho tất cả mục đích sử dụng. Bạn có thể căn cứ vào ưu và nhược điểm, cũng như nhu cầu của đơn vị để triển khai giải pháp thích hợp.
