В статье рассмотрены особенности промышленного модульного ИБП ABSolite DL Modular, позволяющего сочетать промышленную конструкцию с модульной архитектурой силовых элементов. Описаны особенности конструкции ИБП с IGBT-выпрямителем, повышенная перегрузочная способность и особенности работы при нестабильных нагрузках, в том числе с асинхронными двигателями. Рассмотрена работа встроенных блоков тормозных резисторов.
ООО «Абсолютные Решения», г. Москва
Михаил Николаевич Богачук, коммерческий директор компании «Абсолютные Решения»
Промышленное оборудование предъявляет к системе бесперебойного питания (ИБП) требования, с которыми нагрузка в ЦОД, стандартной серверной, медицинском учреждении практически не сталкивается. В момент пуска двигателей возникают кратковременные перегрузки, при изменении режима работы меняется потребляемая мощность, а при торможении часть энергии может возвращаться в ИБП.
Для промышленной нагрузки имеет значение как наличие электропитания, так и способность ИБП сохранять заданные параметры при их изменении. Источник должен устойчиво работать в динамических режимах, когда характер нагрузки быстро меняется и возникают кратковременные пиковые процессы. Поэтому требования к промышленному ИБП определяются не только его номинальной мощностью и временем автономии, но и тем, как организовано преобразование энергии и взаимодействие отдельных силовых элементов. А значит, принципиальное значение приобретает топология ИБП.
Новые решения для промышленности
Топология классических индустриальных ИБП предусматривает тиристорный выпрямитель, DC-шину с нерегулируемым числом батарей, инвертор, разделительный трансформатор на выходе. Эта конфигурация отлично зарекомендовала себя в течение десятилетий, она обладает высокой надежностью и перегрузочной способностью, но, к сожалению, конструкция ИБП данного типа может быть только моноблочной. Минус моноблочной конструкции состоит в низкой ремонтопригодности, что влечет за собой необходимость использовать два источника бесперебойного питания для защиты нагрузки по схеме 2N или N+1 (рис. 1, 2).
Рис. 1. Схема параллельного резервирования (N+1)
Рис. 2. Схема дублирования 2N
Приведенные схемы резервирования давно и успешно используются. Их надежность не вызывает сомнений, но они требуют большой площади размещения. Также должен быть отработан четкий алгоритм вывода ИБП в сервис или ремонт: при малейшем несоблюдении инструкций переключения нагрузка обесточивается.
Компания «Абсолютные Решения», проектировщик и поставщик систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения для дата-центров, промышленности, медицины и транспорта, предлагает усовершенствованную технологию для промышленных ИБП, реализованную в новом ИБП ABSolite DL Modular. Данное устройство совмещает все преимущества промышленной и модульной конструкций. За счет использования выпрямителей, выполненных на основе технологии IGBT-транзисторов, такой ИБП позволяет использовать модульную архитектуру силовых элементов.
IGBT-транзисторы обладают более компактными габаритами, за счет чего можно уменьшить массогабаритные характеристики силовых элементов. Также они обладают намного более высокой частотой коммутации (до 20 кГц) и являются полностью управляемыми полупроводниковыми элементами, что снижает искажения сети на входе и позволяет возвращать электроэнергию от потребителя обратно в сеть.
Высокая перегрузочная способность
Пользователи знают, что SCR-выпрямители обладают более высокой перегрузочной способностью. Так как ABSolite DL Modular оснащен IGBT-выпрямителем, в него была заложена дополнительная перегрузочная устойчивость – выше, чем у других промышленных ИБП. Сравнение характеристик приведено в табл. 1.
Таблица 1. Перегрузочная способность ИБП разных исполнений
Улучшенные перегрузочные характеристики повышают надежность безопасного электроснабжения нагрузки, это особенно важно для оборудования с нестабильным потреблением электроэнергии, в частности, для станков, оснащенных несколькими двигателями.
Важность борьбы с энергией рекуперативного торможения
Еще один недостаток SCR-выпрямителей у традиционных ИБП – невозможность отдавать обратно в сеть энергию рекуперативного торможения двигателей. При наличии у ИБП выпрямителя на базе IGBT-транзисторов такая возможность появляется.
Рис. 3. Осциллограмма мощности асинхронного двигателя переменного тока при рекуперативном торможении
Рис. 4. Осциллограмма тока и напряжения на выходе ИБП во время рекуперативного торможения асинхронного двигателя переменного тока
Рис. 5. Диаграмма мощности оборудования, генерирующего энергию в ходе торможения двигателей. Генерируемая мощность – около 5 кВт
Обычный промышленный ИБП с SCR-выпрямителем при рекуперативном торможении двигателя переходит в генераторный режим. Когда двигательная нагрузка на выходе ИБП работает в генераторном режиме, энергия идет в обратном направлении – от выхода инвертора ко входу выпрямителя. Вследствие того что тиристорный SCR-выпрямитель не является полностью управляемым и не может пропускать энергию с DC-шины в сеть, напряжение на DC-шине кратковременно и резко повышается, что может вызвать две проблемы: ускоренный износ батарей из-за всплесков напряжения на их клеммах и отключение выпрямителя ИБП из-за ошибки «Повышенное напряжение DC-шины».
Доступные решения:
1 – завысить порог срабатывания ошибки;
2 – снизить напряжение буферного подзаряда батарей, вследствие чего батареи будут находиться в недозаряженном состоянии и у них будет возможность «поглотить» излишнюю энергию;
3 – подключить в параллель к батареям тормозные резисторы (рис. 6).
Рис. 6. Тормозные резисторы
Первые два способа являются «заплаткой». Первый просто маскирует проблему: не дает ИБП выключиться при возникновении экстремального режима работы и подходит только для малой мощности рекуперации (до 5 кВт). Второй способ более безопасен, но он ускоряет сульфатацию аккумуляторных пластин. Третий способ является оптимальным, но он требует тщательной проработки – необходимо выполнить замеры генерируемой мощности в момент торможения и подобрать резисторы в соответствии с замеренной мощностью. Не все готовы на это идти – для выполнения таких замеров требуется дорогостоящее оборудование и грамотные специалисты, поэтому, к сожалению, мало кто выбирает третий способ.
Выпрямитель на базе IGBT-транзисторов решает перечисленные проблемы. IGBT-транзисторы являются двунаправленными и полностью управляемыми, их рабочая частота составляет до 20 кГц, что позволяет открывать и закрывать их в любой момент и практически на любой минимальный промежуток времени, граничащий с погрешностью для ЭМ-импульсов. В момент рекуперативного торможения переменный ток на выходе ИБП находится в противофазе с напряжением, коэффициент мощности (cos ϕ) равен -1. Измерительные приборы, расположенные в ИБП, фиксируют противофазу и открывают IGBT-транзисторы выпрямителя для возврата электроэнергии в сеть (рис. 7).
Рис. 7. Возврат энергии в сеть
ИБП ABSolite DL Modular, помимо возможности возврата энергии обратно в сеть, имеют в комплектации блоки тормозных резисторов. На один модуль 30 кВА приходится один блок резисторов 10 кВт. Данный блок включается в работу, если по какой-то причине IGBT-выпрямитель не может «открыться» при обнаружении потока энергии в обратном направлении. Энергия, выделяемая двигателем, просто преобразуется в тепло, и ИБП продолжит работать в штатном режиме без ошибок.
Рис. 8. Рассеивание энергии на резисторах
Рис. 9. Блок тормозных резисторов ИБП ABSolite DL Modular
Подводя итог, скажем, что ИБП ABSolite DL Modular является современным решением для промышленных нагрузок. Повышенные перегрузочные способности позволяют работать с нестабильными нагрузками, а IGBT-выпрямитель и встроенные блоки тормозных резисторов дают возможность устранять проблемы, возникающие на классических ИБП при работе с оборудованием, имеющим в своем составе асинхронные двигатели переменного тока.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 5(125)_2026
М. Н. Богачук,
коммерческий директор,
ООО «Абсолютные Решения», г. Москва,
тел.: +7 (495) 103-1412,
эл. почта: infoab-solution.ru
сайт: ab-solution.ru
Иллюстрации предоставлены ООО «Абсолютные Решения»
_2026_big.jpg'); "3(123)_2026_small.jpg")
