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• Luciana Martínez

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Universidad Tecnologica Nacional Facultad Regional Cordoba Departamento Electr6nica

La energia disponible en la linea de alimentacion, no es suficientemente limpia, 0 ininterrumpida. Muchas anormalidades pueden ocurrir en la linea tales como cortes 0 microcortes provocados por una variedad de fen6menos naturales en la linea de distribucion tales como fluctuaciones de tension, descargas electricas, ortocircuitos, sobrepicos impulsivos, variaciones de frecuencia, transitorios causados por otras cal-gas con la misma alimentacion y ruido. En el mejor de los casos, una interrupcion en la linea de alimentacion puede ser un inconveniente, pero en el peor de los casos, una interrupcion en la linea de alimentaci6n puede provocar la perdida de datos en un sistema de computacion, perdida de tiempo, incapacidad de mantener el control de _rocesos c,omplicados, 0 un compromiso de seguridad que pudiera acarrear perdidas de vidas, 0 danos en equipamientos electricos 0 electr6nicos. En una red normal de distribucion de energia electrica (con excepci6n de los paises subsdesarrollados)pueden _~oducirse dos 0 tres cortes totales de larga duraci6n al ano, y varios cientos de microcortes de duraci6n superior los lOOms. Para estos casos, los sistemas de energia ininterrumpida (uninterruptible power supply, UPS) funcionan como . uffer, estan instalados entre la fuente de energia comercial y el equipamiento de carga, y proveen una 2Jmentacion limpia y sin interrupcion. EI concepto basico de un UPS es almacenar la energia durante la :>eracion normal (a traves de la carga de las baterias) y enviar esa energia (a traves de la conversion DC/AC) .;te una falla (lnterrupci6n 0 fluctuaciones) en el sistema de energia. Durante la operacionnormal, el UPS :::iliza la energia de la linea de alimentaci6n comercial de AC y remueve los sobrepicos y transitorios :_ vocados por conmutaciones y fallas en la linea. El resultado de este proceso es el maximo acondicionamiento ;" iCgulacion de la energia. -~ a energia de alimentaci6n de AC cae por debajo de los valores especificados,las unidades de bateria ienzan a suministrar la energia automaticamente en lugar de ser recibida por la linea de~limentacion. Esto . z::egura que las cargas conectadas continuen recibiendo energia de alimentacion sin interrupeiones. Esta ehergia ~. era proveerse por el tiempo suficiente hasta que la carga pueda ser desconectada de una manera adecuada. -=- -:0 evitara la perdida de datos y posibles danos en el hardware y software de la carga. L~do la energia de alimentacion de la linea retorna, el sistema retorna a su operaci6n normal. Las baterias del -? se recargaran y estaran listas para una nueva interrupcion de energia. ·en los sistemas fueron tradicionalmente disenados usando componentes analogicos, actualmente la tecnica -~ odulaci6n necesaria para la generacion de la senal altema puede lIevarse a cabo con un microcontrolador, -~ que sera aplicada luego al driver de los dispositivos de potencia.

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~. Lugar geomelrico de seguridad permitido para un sistema de alimenlaci6n, segun IEEE 466

. enos de UPS de baja y mediana potencia usan una senal de salida casi cuadrada en lugar de senoidal.· el sistema mas barato, aunque se debera examinar si la carga acepta esta condici6n de energia. Por

ejemplo, en baja potencia, donde el valor de la tension rms es l20V. Sin embargo, las computadoras usan el valor pi co de esta tensi6n eficaz, quees de aproximadamente 170V. Cuando una salida de ondacuadrada se aplica a este equipamiento, los valores picos y rms son identicos, 10 que producini estres en algunas cargas, y baja tensi6n de alimentacion en otras. Por esto, la mejor manera de evitar esto es diseiiar equipos con salida senoidal. La necesidad de disponer un sistema de energia ininterrumpida que garantice tanto la calidad como la continuidad del suministro de energia depende de la carga. La carga puede ser rigurosa 0 critica. Segun la rigurosidad de la carga sera la exigencia del UPS. La carga critica es la mas exigente. Los sistemas de computaci6n son muy exigentes. Un ejemplo de esto es ellugar geometrico transitorio del sistema de alimentaci6n necesario para el· funcionamiento normal se muestra en la fig. 9.1. En la Figura se muestra el valor de la tensi6n instantanea de alimentaci6n normalizada en funci6n del tiempo. Generalmente se acepta un corte total de la alimentaci6n si la duraci6n es inferior a 2ms, y se permite una variaci6n transitoria de ±20% si tiene una duraci6n inferior a 20ms. La distorsi6n arm6nica total THD tiene que ser menor que 5%, y para alimentaci6n trifasica se acepta un desbalance entre las fases de 3 a 6%. En 10 que se refiere ala frecuencia, el maximo desfasaje admisible es de ±O,5% (en frecuencias y en tome de 60Hz), con una tasa de variaci6n maxima de IHzlseg. Estos limites son cada vez mas exigentes en la actualidad. " 9.1.1.

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,, Ac '" O{\J -l.ll'vE. 3" 1Para la finalidad de uso de un UPS, es mucho mas importante la topologia que la forma de onda de salida. Sin tener en cuenta algunas diferencias, el UPS se puede definir en dos topologias: de DC y de AC. Esta clasificaci6n esta relacionada con el tipo de energia que requiere la carga: DC 0 AC. Los UPS de AC se pueden subdividir a su vez en Off-line yOn-line.

Un UPS de DC se consta en esencia de un rectificador -eargador, electr6geno.

una bateria y, en forma opcional un gropo

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Battery charger Inverter

( Fig. 9.6 AC UPS interactivo

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. 'ormalmente el flujo de energia va hacia la carga a traves del inductor L, y un conversor mantiene las baterias :-gadas. En caso de falla, la llave se abre y el inversor pasa a alimentar el equipamiento critico. Cuando existe ion en la linea, el inversor produce una tension en el punto A con la misma frecuencia que la linea, y con una ~l.itud controlada. Si las tensiones y las amplitudes y la fase en los puntos A y B son identicas, no habra mente en el inductor y toda la energia de la carga sera entregada por el inversor. Alterando la fase en el punta ..;, se puede controlar el flujo de corriente por L. Asi, controlando la fase"de la tension en el punto A, se puede "·"'rer que la linea provea toda la energia activa necesaria para alimentar la carga, quedando a cargo del inversor manejo de la energia no activa (armonicos y reactivos). En este caso, como el inversor no entrega energia 2.c. • 'a, la condicion de carga de las baterias no se altera. Ademas, se tiene que la corriente absorbida por la linea ':S senoidal y en fase con la tension, 0 sea, el UPS operara como un compensador de factor de potencia, :-.-.Oopendientede la carga. Este analisis supone una carga con alta impedancia de entrada, cosa que no es real. La =>a generalmente tiene un comportamiento de fuente de tension (rectificador con filtro capacitivo). o'

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Bypass Input Power form I/O cabinet

* Static switch

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-Power flow

Input power

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Switches are solid state devices

Line filter

Converter ACfDG

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Converter AC/DC

Surge absorber

Converter DC/AC

Chopper DCIDC

Fig. 9.9. Power flow in circuit-bypass mode for 20 kVA models.

J( Isolation transformer

Output power

La fig. 9.9 muestra el modo de circuito bypass correspondiente muestra el camino de energia. . I

al de la fig. 9.7 de 20 kW. La linea gruesa

La fig. 9.10 muestra el flujo de energia durante el modo backup de bateria. Cuando ocurre una falla en la linea, las baterias del UPS comienzan a suministrar la energia al circuito inversor del UPS. El tiempo disponible de energia de AC depended de la capacidad de las baterias y del requerimiento energetico de la carga, y estara disponible hasta que el nivel de carga de 1as baterias baje por el valor minimo especificado. Cuando esto ocurra, el UPS detendra e1 suministro de energia a 1a carga. Este nivel minimo esta relacionado con el valor de la tension . minima (V min ).

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Bypass Input Power form I/O cabinet

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