Zasilacze UPS są stosowane do zabezpieczenia prawidłowej pracy urządzeń elektrycznych, które wymagają nieprzerwanego i wysokiej jakości zasilania elektrycznego. Najczęstszym odbiornikiem zasilanym z zasilaczy UPS jest sprzęt IT, a w szczególnym przypadku serwerownie, gdzie nagromadzenie takiego sprzętu jest wyjątkowo duże. Dla zasilania ważnych obiektów stosuje się obecnie prawie wyłącznie UPS-y o konstrukcji z podwójnym przetwarzaniem, które zaliczają się do grupy VFI (Voltage Frequency Independent wg. normy PN-EN 62040).

Należy zdawać sobie sprawę, że UPS cały czas zapewnia zasilanie o wysokiej jako¬ści eliminując przepięcia, spadki napięcia, a w skrajnym przypadku zaniki zasilania. Dla tego ostatniego przypadku ważnym parametrem UPS jest jego czas podtrzyma¬nia napięcia, uzależniony od pojemności zainstalowanej baterii i poziomu obciąże¬nia. Układ UPS zawsze powinien pracować w układzie podwójnego przetwarzania za¬pewniając najlepszą ochronę odbiorników. Ostatnio coraz częściej pojawiają się układy z pracą w tzw. układzie „ECO-MODE” po¬legającym na tym, że zasilacz UPS cały czas pracuje na by-pass i dopiero po zaniku zasi¬lania przełącza się na pracę z falownika. Taki tryb pracy jest trybem pracy VFD (Voltage Frequency Dependent wg. normy PN-EN 62040) i nie jest pełną ochroną odbiorników przed zakłóceniami w sieci energetycznej. Oczywiście w trybie VFD sprawność za¬silacza jest większa o ok. 1-2%, ale w tym trybie zasilacz UPS typu VFI traci bardzo dużo ze swojej funkcjonalności, a odbiorniki faktycznie są dużo gorzej chronione.

Redundantne systemy UPS

Dla strategicznych odbiorników (np. serwe¬rownie o ciągłym działaniu) stosuje się tzw. układy redundantne (lub inaczej nadmiaro¬we) systemy UPS. Układ redundantny UPS to połączenie kilku (minimum dwóch) sy¬stemów UPS, z których nie wszystkie muszą pracować, żeby zasilić odbiorniki. NajczꜬciej (głównie ze względów ekonomicznych) stosuje się systemy redundantne „N+1”, co oznacza, że N jednostek UPS musi pra¬cować, żeby moc systemu była wystarcza¬jąca do zasilania odbiorników, a jeden UPS może się uszkodzić lub być wyłączony bez wpływu na pracę np. serwerowni.

Z drugiej strony, systemy pracy równo¬ległej służą również do rozbudowy mocy systemu UPS. Bardzo często spotykamy się z sytuacją, kiedy serwerownia jest roz¬budowywana w czasie jej eksploatacji. Pod hasłem rozbudowa rozumie się zwiększa¬nie mocy odbiorników (np. obsadzanie szaf rack większą ilością sprzętu IT). Często też, zarząd firmy lub informatycy zarządza-jący zasobami IT, chcą mieć możliwość re¬zerwy mocy „na wszelki wypadek”, gdyby znacząco wzrosły zasoby IT, choć na dzień uruchomienia nie ma takich konkretnych przesłanek. W takim przypadku należy przewidzieć miejsce na kolejne UPSy, ich baterię i przewidzieć scenariusz rozbudo¬wy mocy systemu UPS.

UPS-y połączone do pracy równoległej w celu zwiększenia mocy (systemy mocy) lub zwiększenia pewności działania (sy-stemy redundantne) nazywają się syste¬mami pracy równoległej UPS. Należy pa¬miętać, że system składający się ze zbyt wielu jednostek staje się bardziej zawod¬ny. Dlatego budowa np. systemu UPS 100 kW składającego się z 50 szt. UPS-ów 2 kW nie ma racji z punktu widzenia teorii niezawodności.

Zaawansowane systemy modułowe

Najbardziej zaawansowanym sposobem budowy systemów równoległych są za¬silacze UPS w wykonaniu modułowym – panelowym (typu HOT-SWAP czyli do¬stawienie nowego modułu ma następować bez przerywania pracy z falownika na za-sadzie wymiany tzw. „na gorąco”). Jednym z bardziej znanych przykładów konstrukcji UPS-ów modułowych na polskim rynku są UPS-y EcoPower. Są na rynku od kil¬kunastu lat, więc potwierdziły swoją przy¬datność i niezawodność w bardzo wielu ważnych instalacjach.

Systemy równoległe UPS powinny charak¬teryzować się brakiem pojedynczych punk¬tów awarii tzw. SPOF (z ang. Single Point of Failure). Nie jest to istotne w systemach mocy, ale jest to podstawowa funkcjonal¬ność w przypadku systemów redundantnych.

Bardzo wiele konstrukcji UPS jest obciążo¬nych właśnie tą wadą, która ogromnie ogra¬nicza niezawodność całego systemu. Naj¬częściej, prostsze modułowe systemy UPS mają wspólne dla całego systemu: baterie, by-pass, układ sterowania i kontroli.

Dlatego np. do zasilania serwerowni należy unikać tego rodzaju konstrukcji.

Wybór optymalny

Absolutnie podstawowymi parametrami jakie projektant lub użytkownik powinien określić na samym początku poszukiwania odpowiedniego systemu modułowego dla serwerowni to: moc początkowa systemu, planowana moc docelowa oraz czas auto¬nomicznej pracy na baterii podczas zaniku (tzw. czas podtrzymania).

W trakcie poszukiwania najlepszych roz¬wiązań modułowych dla serwerowni trzeba przede wszystkim zwrócić uwagę na:

• niezależne układy w modułach: pro¬stownika, ładowarki baterii, baterii, fa¬lownika, by-pass statycznego, układu sterowania i kontroli. Każdy moduł po¬winien być zdolny do niezależnej auto¬nomicznej pracy.
• rozdzieloną baterię (każdy moduł ma de¬dykowane niezależne zaciski bateryjne do podłączenia zestawów bateryjnych,
• niezależny wyświetlacz LCD dla każde¬go modułu,
• możliwość dynamicznej rozbudowy lub naprawy w trybie pracy z falownika (HOT-SWAP),
• wysoka sprawność pozwalająca wyge¬nerować oszczędności w trakcie eksplo¬atacji urządzenia.

UPS-y EcoPower nie mają pojedynczych punk¬tów awarii. Każdy moduł UPS jest wyposażony we własne i niezależne od innych modułów UPS układy: prostownika, ładowarki baterii, baterii, falownika, by-pass statycznego, układu stero¬wania i kontroli. Dzięki szerokiej gamie mocy modułów UPS można doskonale zaplanować rozbudowę systemu nie tracąc wiele na nieza¬wodności systemu redundantnego. Moduły UPS EcoPower występują w zakresie mocy od 10 do 100 kW i można z nich budować systemy od 10 kW do 3 MW.

Aleksander Redlich
Prezes firmy FAST Group Sp. z o.o.