Что же представляет собой технология двойного преобразования энергии, как она влияет на функционирование систем электропитания и почему на сегодняшний день считается одной из самых прогрессивных? Расскажем об этом в нашей статье.
Двойное преобразование
«С двойным преобразованием энергии» – такую фразу можно увидеть в описаниях, соответствующих многим источникам бесперебойного питания и всем инверторным стабилизаторам напряжения «Штиль». Что же она означает?
Технология двойного преобразования – один из способов повышения качества электроэнергии, заключающийся в двух последовательных трансформациях входного переменного напряжения: вначале оно переводится в постоянное (DC), а затем инвертируется обратно в переменное (AC). При этом вновь сформированное АС-напряжение имеет эталонные характеристики и избавлено от сетевых искажений.
Основное отличие данного способа от других, схожих по назначению, заключается в том, что преобразование (следовательно, и коррекция напряжения) осуществляется непрерывно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Это исключает влияние входных возмущений на выходное напряжение, которое абсолютно не зависит от состояния внешнего источника питания и имеет неизменно точное значение и синусоидальную форму. Иными словами, ни одна помеха или скачок напряжения не достигает нагрузки, подключенной к ИБП или стабилизатору с двойным преобразованием энергии. Такие устройства гарантируют надежную защиту любой, даже самой требовательной к качеству электропитания техники.
Отметим, что двойное преобразование энергии вошло в электротехнику сравнительно недавно – первые ИБП на его основе появились в конце XX века. Несколько позже – в начале XXI века данная технология нашла своё применение и в стабилизаторах напряжения. Номером один стали выпускаемые с 2015 года инверторные стабилизаторы «Штиль» серии «ИнСтаб». Они являются полностью отечественной разработкой (г. Тула), которая, выйдя на рынок, отлично зарекомендовала себя в практическом применении и быстро завоевала популярность у потребителей.
Конструктивные особенности
Изделия, использующие двойное преобразование энергии, имеют ряд специфических конструктивных особенностей. Разберем их на примере ИБП и стабилизаторов от бренда «Штиль», являющегося одним из лидеров среди российских производителей и поставщиков систем электропитания.
Главное отличие указанных приборов от устройств других типов – отсутствие автотрансформатора и каких-либо подвижных (электромеханических) частей в силовой цепи. Вместо них в состав онлайн ИБП и инверторного стабилизатора входят следующие компоненты:
| Компонент | Описание |
| Входной и выходной фильтры |
Сглаживают электромагнитные помехи и обеспечивают выполнение требований ЭМС (электромагнитной совместимости). Входной фильтр также защищает нагрузку от перенапряжений. |
|---|---|
| Выпрямитель со встроенным корректором коэффициента мощности (ККМ) |
Работает на основе выпрямительных диодов, благодаря которым подаваемое на вход переменное напряжение преобразуется в постоянное (назовем его – промежуточным). Благодаря наличию ККМ компенсирует реактивную составляющую мощности подключенных приборов и обеспечивает синусоидальную форму потребляемого электрического тока при любом типе нагрузки. |
|
Зарядное устройство (используется только в ИБП) |
Работает параллельно выпрямителю и преобразует входное переменное напряжение в постоянное напряжение необходимое для заряда аккумуляторов. ⇒ В ИБП постоянное промежуточное напряжение и постоянное напряжение аккумуляторных батарей не равны между собой. |
| Накопительная ёмкость |
Важный элемент, который буферизирует энергию и исключает мгновенное изменение выходного напряжения при колебании входного, что обеспечивает неизменное высокое качество передаваемой на нагрузку электроэнергии. В ИБП данная ёмкость позволяет питать подключённое оборудования напрямую от сети несмотря на возникающие в ней отклонения, что сокращает количество переключений на аккумуляторы (диапазон предельных входных значений 90-295 В). |
|
Конвертер постоянного напряжения (DC/DC) (используется только в ИБП) |
Изменяет значение снимаемого с аккумуляторов постоянного напряжения до значения необходимого инвертору промежуточного постоянного напряжения. |
| Инвертор | Преобразовывает постоянное промежуточное напряжение, получаемое от выпрямителя (в случае стабилизатора) либо выпрямителя или DC/DC конвертора (в случае ИБП), в выходное переменное напряжение с синусоидальной формой и номинальным значением. |
| Цифровой сигнальный микроконтроллер | Осуществляет автоматическое управление процессом преобразования энергии с помощью ШИМ-регулирования. Непрерывно контролирует и корректирует основные выходные параметры устройства. |
Ниже представлены структурные схемы инверторного стабилизатора и онлайн ИБП:
Схема работы инверторных стабилизаторов напряжения
Схема работы онлайн ИБП
Преимущества
Благодаря использованию технологии двойного преобразования энергии, онлайн ИБП и инверторные стабилизаторы имеют существенные преимущества перед устройствами аналогичного назначения, но другого принципа работы.
Самая важных особенность, несомненно – постоянное электропитание нагрузки стабилизированным напряжением с синусоидальной формой и точным значением (максимальное отклонение ±2% от номинала). Именно такие параметры электропитания требуются для корректной и надёжной работы большинства современных потребителей электроэнергии: от привычных бытовых приборов до масштабных промышленных установок.
Ниже рассмотрены другие достоинства изделий с двойным преобразованием.
Онлайн ИБП
| Преимущество | Описание |
| Мгновенный перевод питания на аккумуляторные батареи |
При критических проблемах с внешним электроснабжением устройство моментально переходит на работу от аккумуляторных батарей. При этом никаких задержек, приводящих к резким провалам выходного напряжения, не происходит – процесс переключения онлайн ИБП из штатного режима в автономный и обратно никак не сказывается на электропитании нагрузки. Благодаря данному преимуществу, онлайн ИБП, в отличии, например, от офлайн ИБП, успешно работают с самой чувствительной техникой, обеспечивая её по-настоящему бесперебойным и безразрывным электропитанием. |
|---|---|
| Работа в широком диапазоне входных напряжений без перехода на батареи | ИБП «Штиль» способны стабилизировать напряжение в пределах 90-295 В без перехода в автономный режим, что позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей. |
Видеообзор популярных онлайн ИБП
Обзор настенных ИБП «Штиль» мощностью 300, 500 и 1000 ВА
Инверторные стабилизаторы напряжения
| Преимущество | Описание |
| Работа в широком диапазоне входных напряжений | Инверторные стабилизаторы «Штиль» подходят для использования в местах со значительными сетевыми перепадами, так как могут обеспечить номинальное напряжение на выходе при 90-310 В на входе. |
|---|---|
| Возможность кратковременного резервирования (бесперебойного питания) нагрузки | За счет входящей в состав стабилизатора накопительной ёмкости, приборы способны запитать нагрузку при кратковременном отключении электроэнергии (продолжительность резервирования составляет не более 200 мс). |
| Мгновенное срабатывание | Уникальное быстродействие – 0 мс (без свойственных другим типам стабилизаторов задержек) исключает трансляцию входного искажения на выход устройства и обеспечивает полную защиту подключённого оборудования при резком сетевом перепаде. |
| Постоянная регулировка напряжения | Двойное преобразование в стабилизаторе – процесс непрерывный, происходящий без каких-либо коммутаций, поэтому работа инверторных моделей происходит без характерных для релейных и электронных стабилизаторов ступенчатых скачков напряжения. |
Видеообзор популярных инверторных стабилизаторов напряжения
Обзор инверторных стабилизаторов напряжения IS5000 (5 кВА / 4,5 кВт) и IS7000 (7 кВА / 5,5 кВт) «Штиль»