Typen von USVs und ihre wichtigsten Merkmale
Spannungs- und frequenzunabhängig (VFI): Spannungs- und frequenzunabhängige (VFI) USV-Systeme werden als Dual- oder Doppelwandler bezeichnet, da der eingehende Wechselstrom in Gleichstrom gleichgerichtet wird, um die Batterien zu laden und den Wechselrichter zu betreiben. Der Wechselrichter erzeugt wieder gleichmäßigen Wechselstrom, um die IT-Geräte zu betreiben.
Wenn die Stromversorgung ausfällt, treiben die Batterien den Wechselrichter an, der die IT-Last weiter betreibt. Wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist, entweder durch das Versorgungsunternehmen oder einen Generator, liefert der Gleichrichter Gleichstrom an den Wechselrichter und lädt gleichzeitig die Batterien wieder auf. Der Wechselrichter läuft die ganze Zeit. Die Netzeinspeisung ist vollständig vom Ausgang isoliert, und der Bypass wird nur aus Sicherheitsgründen für die Wartung oder bei einem Ausfall der internen Elektronik verwendet. Da die Stromzufuhr zu den IT-Geräten nicht unterbrochen wird, gelten Vakuum-Fehler-Unterbrecher (VFI) allgemein als die robusteste Form der USV. Die meisten Systeme synchronisieren die Ausgangsfrequenz mit der Eingangsfrequenz, aber das ist nicht notwendig, so dass sie immer noch als frequenzunabhängig gelten.
Jede Energieumwandlung ist mit einem Verlust verbunden, so dass die verschwendete Energie seit jeher als der Preis für die ultimative Zuverlässigkeit angesehen wird.
Spannungsunabhängig (VI): Spannungsunabhängige (VI) oder echte netzinteraktive USVs haben eine geregelte Ausgangsspannung, aber die gleiche Ausgangsfrequenz wie der Eingang. In den Industrieländern ist die Frequenzunabhängigkeit bei der Stromversorgung selten ein Thema. Die Versorgungsspannung wird direkt in den Ausgang und die IT-Geräte eingespeist, und der Gleichrichter hält die Batterien geladen. Der Wechselrichter ist parallel zum Ausgang geschaltet, gleicht Spannungseinbrüche aus und wirkt als aktiver Filter für Spannungsspitzen und Oberwellen. Gleichrichter- und Wechselrichterverluste treten nur bei schwankender Einspeisung auf. Schwungräder und Motor-/Generatorsätze gelten ebenfalls als VI.
Wenn die Eingangsleistung ausfällt oder die Spannung außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, trennt der Bypass schnell die Verbindung zum Eingang und die Batterie treibt den Wechselrichter an. Wenn die Eingangsstromversorgung wiederhergestellt ist, schaltet der Bypass den Eingang wieder ein, lädt die Batterien wieder auf und hält die Ausgangsspannung konstant. USV-Anbieter, die parallele Stromquellen verwenden, behaupten, dass die Zuverlässigkeit nicht beeinträchtigt wird. Das Ergebnis ist eine Energieeffizienz von etwa 98 %.
Spannungs- und frequenzabhängig (VFD): Die spannungs- und frequenzabhängige (VFD) oder Standby-USV ist in ihrer Funktionsweise ähnlich wie die VI und wird manchmal fälschlicherweise als netzinteraktiv bezeichnet. Bei herkömmlichen VFD-Systemen wird der Wechselrichter ausgeschaltet, so dass es 10 bis 12 Millisekunden (ms) dauern kann, bis die Stromerzeugung beginnt. Diese Unterbrechung kann zum Absturz von Servern führen, weshalb herkömmliche VFD-USVs für Rechenzentren nicht geeignet sind.
Neue VFD-Konzepte sehen vor, dass der Wechselrichter innerhalb von 2 ms nach dem Einschalten Strom erzeugt. Der Bypass ist normalerweise eingeschaltet, genau wie bei VI, so dass die Geräte direkt vom Netz oder Generator betrieben werden. Da der Wechselrichter erst bei einem Stromausfall in Betrieb geht, gibt es keine Spannungsregelung und keinen Stromverbrauch, was Wirkungsgrade von bis zu 99 % ermöglicht. Bei einem Stromausfall oder einer Spannung außerhalb des Bereichs wird der Bypass-Schalter geöffnet und der Eingang vom Ausgang getrennt; der Wechselrichter wird über die Batterien betrieben. Der Gleichrichter ist nur so groß, dass die Batterien geladen bleiben.
