Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) Çeşitleri Nelerdir?

Off-line cihazlar  (Regülasyonsuz)

Bu teknolojiye sahip cihazlar, şebekeyi yüke direkt olarak verir. Genel anlamda yükün direkt olarak şebekeden beslenmesidir. Ancak şebekede meydana gelebilecek kesintilerde aküler yükü beslemeye başlar. Dolayısıyla yükler elektrik kesintisini hissetmeyecektir. Şebekeyi direkt yüke aktarması dolayısıyla şebekede meydana gelecek bütün bozulmaları yük hissedecektir.

Line-Interactive Cihazlar (Regülasyonlu)
Off-line olarak bahsedilen KGK'dan farklı olarak şebeke yüke bir miktar düzeltilerek aktarılır.Ancak Online KGK'lar kadar yeterli düzeyde regülasyon yapılamamaktadır. Bunun dışında off-line cihazlardan bir farkı yoktur.

Online Cihazlar

Statik Kesintisiz Güç Kaynakları

Ana hatları ile Statik Kesintisiz Güç Kaynakları şu şekilde çalışırlar;

Şebekeden elde edilen AC enerji, doğrultucu kısmında doğrultularak DC enerjiye dönüştürülür.

Elde edilen DC enerji ile akü grubu beslenir.  Akü grubundan ve doğrultucudan alınan DC enerji, evirici kısmında tekrar AC enerjiye çevirilir  ve yük beslenir. Şebeke kesildiği zaman, zaten aküler sürekli devrede olduğu için hiçbir şekilde kesinti yaşanmaz.

Dinamik Kesintisiz Güç Kaynakları
Dinamik tip kesintisiz güç kaynaklarında statik tip güç kaynaklarının çıkışında bir motor/generator bulunmaktadır. Çıkış motor çıkışı olduğu için elde edilen sinüs ideale yakındır. Bu tip güç kaynakları  büyük endüstriyel tesisler ve kritik uygulamalarda kullanılmaktadır.

 

Günümüzdebilgisayar sistemleri, tıbbi cihazlar, haberleşme sistemleri, denetim sistemleri, alarm sistemleri, bazı aydınlatma sistemleri ve kayıt cihazları gibi sürekli besleme gerektiren uygulamalar oldukça yaygın hale gelmiştir. Bu durum, bu cihazların beslenmesi için gerekli olan kaynaklar sorununu gündeme getirmiştir. Çünkü bu tür cihazlar kaynaktan gelen gerilim darbe ve kesintilere karşı oldukça duyarlıdırlar. Bu yüzden yalnız gerilim kesilmelerinde değil, gerilim değişmelerinde de bu sistemlerin sağlıklı çalışmasını temin edecek güvenilir kesintisiz güç kaynaklarının tasarım ve üretimine ağırlık verilmiştir.

        Bugün yerli ve yabancı bir çok firmalar tarafından 300KVA'ya kadar kesintisiz güç kaynakları yapılmakta, belirli güç seviyelerinde belirli yarı iletken türleri ve besleme gerilimleri tercih edilmekte ve harmonik bozulumunun denetimi için değişik tasarım yöntemleri kullanılmaktadır.[1]

        Kesintisiz güç kaynakları temelde "sürekli çalışanlar" ve "kesinti halinde çalışanlar" olmak üzere iki guruba ayrılabilir. Kesinti halinde çalışanlar şebekede herhangi bir arıza meydena gelmesi durumunda devreye girer ve bu durum ortadan kalktıktan sonra da devreden çıkarlar. Yükü sürekli besleyen kaynaklar ise nispeten düşük verimli olmalarına karşılık daha yüksek güvenirlilik sağlarlar. Çünkü kesinti halinde çalışan kaynakları yüke bağlayan ya da yükten ayıran elektronik düzeneklerin (geçiş anahtarları) tasarım tekniğine bağlı olarak erişebilecekleri açma-kapama süreleri her yük için uygun düşmeyebilir. Bilgisayar gibi gerilim süreksizliklerine çok hassas olan hafıza ünitelerini ihtiva eden kritik yüklerde bu anahtarlama süresi daha da önem kazanmaktadır. [2]

        Kesintisiz güç kaynaklarında çıkış geriliminin denetimi için değişik yöntemler öngörülmektedir. Bunlar; invertör çıkışı ile a.a. yük arasında bir a.a. gerilim denetleyicisi kullanmak; kaynak ile invertör giriş uçları arasında, invertöre giriş olarak verilen d.c. gerilimini denetleyecek bir devre kullanmak; invertörün kendisini çıkış gerilimini denetleyebilecek şekilde tasarlamak, olarak sıralanabilir. Bunlardan en çok tercih edileni de, invertör çıkış geriliminin invertör içinde denetlendiği yöntemdir. Bu da darbe genişlik modülasyonu (PWM) ile yapılmaktadır. Darbe genişlik modülasyonunun diğer önemli bir özelliği de, çıkış gerilimindeki harmonik bozunumu en aza indirmesidir.

        Tasarımı yapılan kesintisiz güç kaynaklarında bir başka önemli konu da, sürme devreleri ve bu devrelerde kullanılan anahtarlama elamanlarıdır. Anahtarlama elemanı ve buna bağlı olarak gerekli olan sürme devresinin seçimi hususunda en önemli faktör, tasarımda hedeflenen çıkış gücü olmaktadır. Yapılan deney ve incelemeler sonucunda, düşük güçlerde (4-5 KVA güçlere kadar) MOSFET 'lerin, orta güçlerde (40-50KVA) bipolar transistörlerin, daha yüksek güçlerde ise tristörlerin kullanılmasının daha uygun olacağı sonucuna varılmaktadır.

        Kesintisiz güç kaynaklarının tasarımında dikkat çeken diğer önemli hususlar arasında invertör çıkışında elde edilen dalga şekli ve verimdir. Yapılan üretimlerde genelikle, invertör çıkışında "yarım kare dalga" elde edilmekte ve filtre ile işaret sinüze benzetilmeye çalışılmaktadır. Bu durumda da filtre üzerine %15-20 civarında kayıp olmakta ve böylece sistemin verimi büyük ölçüde düşmektedir. Filtrede meydana gelen bu kaybı azaltmak için , invertör çıkışındaki dalga şeklinin daha yakın olması gerekir. Bunun içinde " çok darbeli PWM " tekniğinin kullanılması ve bazı ek önlemlerin alınması gerekmektedir.

        Bu çalışmada tasarımı yapılan ve prototipi gerçekleştirilen kesintisiz güç kaynağının, yükü şebeke kesintisi olduğunda beslemesi , düşük maliyetli ve 200VA'lık bir güce sahip olması öngörülmüştür. Sistemin 200VA'lık olması ve bu güçlerde iyi sonuç vermesi nedeniyle, anahtarlama elemanı olarak güç MOSFET' i kullanılmıştır.