Stromversorgung
USVs – Anforderungen und Topologien
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hohe Sicherheit
Aufgrund der hohen Sicherheit und der Filtereigenschaften werden für kritische Anwendungen VFI-Topologien eingesetzt. Zu den VFI-Topologien gehört auch die sogenannte Doppelwandler-USV (Bild 3). Im Normalbetrieb wird bei dieser USV die zu versorgende Last über den Gleichrichter und den Wechselrichter versorgt. Sobald die Eingangsversorgungsspannung nicht den voreingestellten Sollwerten entspricht, wird auf Batteriebetrieb umgeschaltet.
Befindet sich die Eingangsversorgungsspannung wieder innerhalb der voreingestellten Toleranzen, wird in den Normalbetrieb umgeschaltet. Ist die Eingangsspannung nicht innerhalb einer definierten Zeit, die von dem Energiespeicher und der zu versorgenden Last abhängig ist, wieder im Bereich der voreingestellten Toleranzen, ist die zu versorgende Last in einen sicheren Zustand zu bringen.
Zusätzlich zum Normalbetrieb besteht die Möglichkeit, einen Bypass zu nutzen. Dieser Bypass besteht aus einem mechanischen Schalter, der während Wartungsarbeiten an der USV aktiviert werden kann, und einem elektronischen Schalter, der aus antiparallelen Thyristoren aufgebaut ist. Dieser dient zum Hochfahren von Anlagen mit hohen Anlaufströmen oder auch zum Handhaben von hohen Fehlerströmen. Diese Funktionen können nur genutzt werden, wenn Eingangs- und Ausgangsfrequenz gleich sowie Eingang und Ausgang synchronisiert sind. Weichen die Amplituden der Eingangs- und Ausgangsspannung voneinander ab, ist es möglich, einen Bypass-Transformator zur Anpassung der Amplituden zu nutzen.
In Bild 4 ist das Blockschaltbild einer VFD-USV skizziert. Im Normalbetrieb wird die zu schützende Last über den USV-Schalter vom Netz versorgt und die Batterie über den Gleichrichter geladen. Ist das Versorgungsnetz außerhalb der voreingestellten Werte, wird über den USV-Schalter auf den Batteriebetrieb umgeschaltet und die zu versorgende Last über den Wechselrichter aus der Batterie versorgt. Befindet sich die Eingangsversorgungsspannung wieder innerhalb der voreingestellten Toleranzen, wird wieder in den Normalbetrieb umgeschaltet.
Ist die Eingangsspannung nicht innerhalb einer definierten Zeit, die von dem Energiespeicher und der zu versorgenden Last abhängig ist, wieder im Bereich der voreingestellten Toleranzen, ist die zu versorgende Last in einen sicheren Zustand zu bringen. Da die Last nicht über den Gleichrichter versorgt wird und dieser die Batterie während des Normalbetriebs lädt, muss dieser nicht für die Ausgangsleistung ausgelegt sein. Da die Last im Normalbetrieb nicht über den Wechselrichter versorgt wird, weist diese Topologie einen hohen Wirkungsgrad auf.
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