Destek & Servis

Profesyonel Güç Koruması için Profesyonel Bir Çözüm: Hi-Tech Pro UPS

Dr. Vehbi BÖLAT, TUNÇMATİK A.Ş.

 

Kesintisiz Güç Kaynakları (KGK, UPS); kritik yük olarak nitelendirilen bilgi toplayan, işleyen ve depolayan sistemlerin güç koruması için uzun yıllardır kullanılmaktadır. UPS’lerin yaygın kullanım alanı bulduğu kritik uygulamalar arasında Veri Merkezleri, IT Ağları, Finansal Servisler, Telekomünikasyon ve Endüstriyel Prosesler yer almaktadır. Gelişen ve buna bağlı olarak teknik alt yapısı gittikçe karmaşıklaşan bu uygulamalarda kullanılan sistemlerin kararlı ve güvenilir güç kaynaklarından beslenmesi esastır. Şebekede ortaya çıkan, gerilim kesintisi dahil, tüm güç kalitesi ile ilgili problemlerden yükü izole edecek UPS’lerin belli teknik kriterleri karşılaması gerekir. Bu kriterlerin bakılacağı hususlar şunlardır: verim, giriş performansı, çıkış performansı, haberleşme, akü yönetimi, yük uyumu vd.’leridir.

Tunçmatik A.Ş.’nin profesyonel güç koruma çözümü olarak pazara sunduğu Hi-Tech Pro UPS bu kriterleri, çalışma performansını koruyarak sağlamaktadır. Bu yazıda Hi-Tech Pro UPS’in öne çıkan gelişmiş özelliklerine, bahsi geçen kriterler dikkate alınarak, kısaca değinilecektir.

Transformatörsüz Yapı: Giriş gücü ile ilgili güç faktörü (GF veya PF) ve giriş akımı Toplam Harmonik Distorsiyonu (THDi) iyileştirmesi sunan yeni UPS teknolojilerinde çıkışta güç transformatörü genellikle yer almamaktadır. Çıkış transformatörünün kullanılmaması UPS’in ağırlığında, kurulacağı yerleşim hacminde önemli ölçüde azalmaya neden olur. Bunun yanı sıra transformatörün kullanılmaması ile bakır sargıları ve demir gövdesinde meydana gelen güç kayıpları ortadan kalkmış ve UPS sisteminin çıkış güç katı verimi artmış olur. Geleneksel UPS’lerde transformatörün gerçekleştirdiği çıkış (yük) gerilimi uyumu evirici giriş geriliminin yüksek tutulması ile sağlanmaktadır.

Eco-Mod: Geleneksel UPS’ler giriş güç beslemelerini tek bir kaynaktan alırlar. Bu kaynak hem doğrultucu, hem de bypass hattını besleyen AC güç şebekesidir. İşletmede bypass hattının bağlanabileceği ve UPS’ in çıkışında yer alan yükleri besleyebilecek güçte güvenilir bir yedek güç kaynağı (örn. kojenerasyon sistemi veya bağımsız bir güç transformatörü çıkışı gibi) mevcutsa bypass hattı bu gerilim kaynağına bağlanarak UPS eco-modunda çalıştırılabilir. Bu sayede doğrultucu ve evirici üzerinden yük akımının akmaması nedeniyle UPS’in toplam verimi %97-98’lere kadar yükselir.

Paralel Çalışma: Çok kritik uygulamalarda, İki Arıza Arasındaki Ortalama Süre (MTBF) UPS cihazlarının paralel bağlanması ile artırılabilir. Paralel çalışan UPS modül sayısındaki artış, bir UPS modülünün arıza veya bakım nedeniyle devre dışı kalması halinde yük beslemesinin kesintisiz olarak sürdürülebilmesini sağlar. Yedekleme dışında, UPS cihazları işletmenin ileriye dönük iş hacmindeki artışın gerektirdiği güç koruma kapasitesini artırmak için de paralel bağlanırlar. Ek bir donanıma ihtiyaç duymadan max. 8 adet Hi-Tech Pro UPS cihazı paralel bağlanarak yüksek sistem entegrasyonlu güç yedekleme çözümü elde edilebilir.

Distorsiyon: Toplam Harmonik Distorsiyonu (THD) UPS’in iki elektriksel büyüklüğü için tanımlanır: Giriş akımı ve çıkış gerilimi. Hangi taraf ve hangi elektriksel büyüklük için tanımlanırsa tanımlansın THD değerinin yük oranından, yük tipinden bağımsız şekilde düşük seviyelerde olması arzu edilir.     Hi-Tech Pro UPS’in giriş akımı THD değeri tam yükte <%1; %10 yükte <%5’tir. Bu değerler şebekeden, harmonik güç kayıplarının en az düzeyde olduğu sinüzoidal akımların çekileceğini göstermektedir. Benzer şekilde UPS çıkışındaki gerilim distorsiyonu lineer yükler için <%0.5; lineer olmayan CF=3 yükler için <%2’dir. Giriş ve çıkış için verilen bu değerler son derece düşüktür ve Hi-Tech Pro UPS’in yük ve kaynaktan bağımsız olarak, neredeyse ideal bir güç kaynağı davranışı sergilediği anlamına gelmektedir (şebeke girişi için UPS, direnç yükü davranışı; beslediği kritik yük için ise ideal gerilim kaynağı davranışı sergiler).

Güç Faktörü: Güç faktörü (GF) büyüklüğü de distorsiyon gibi hem çıkış, hem de girişten çekilen güçler için tanımlanır. UPS’in beslendiği şebekeden reaktif güç çekmemesi, diğer bir deyişle işletmenin faydalı güç olarak yararlanmadığı bu güç için elektrik kurumuna gereksiz yere reaktif güç bedeli ödememesi için güç faktörü değerinin pratikteki tüm yüklenme oranlarında ‘1’ e yakın olması gerekir. Hi-Tech Pro UPS, %10-%100 şeklinde geniş bir yük yüzdesi aralığında PF>0.99 sağlayarak UPS’in bağlı olduğu kaynaktan reaktif güç çekmesini önler.

Verim: Çıkış aktif gücünün giriş aktif gücüne oranı şeklinde tanımlanan verim değeri UPS’de ortaya çıkan güç kayıpları hakkında bilgi verir. İdeal bir UPS cihazında verim değeri, tüm yük aralığı için ‘1’dir. Ancak bu değer UPS’de yer alan akımın içinden geçtiği kayıplı elemanlar ve güç yarıiletkenlerinin (IGBT, diyot vd.) anahtarlanması nedeniyle mümkün değildir. Özellikle yüksek anahtarlama frekanslarında çalışan MOSFET, IGBT gibi yarıiletken elemanlarında frekansa bağlı olarak anahtarlama kayıpları çok yüksek olabilir. Isı şeklinde ortaya çıkan bu güç kaybını dış ortama vermek için UPS’de kullanılan soğutucuların ve fanların boyutlarının büyük seçilmesi, UPS odasında yüksek BTU değerli soğutma sisteminin kullanılması kaçınılmaz hale gelir.  Hi-Tech Pro UPS, yaklaşık %20-100 yük aralığında %95 olan verim değeri ile emsallerine nazaran kaybı düşük üstün bir çalışma performansı sergilemektedir.

4. Nesil IGBT Teknolojisi: Trench Gate 4 yapıdaki 4. Nesil IGBT elemanların kullanıldığı Hi-Tech Pro UPS anahtarlama karakteristiğindeki gelişmeler sonucu daha düşük akustik gürültü seviyelerinde güç kaybının daha az olduğu daha yüksek frekanslarda çalışma sunar. Çıkış gerilimi ile giriş akımı dalga şekillerinin saf sinüzoidal forma çok yakın olması kontrol algoritmalarına hızlı yanıt veren IGBT elemanlarının çalışmasından kaynaklanmaktadır.

Bölge Doğrultucu:  Hi-Tech Pro UPS’de uygulamaya bağlı olarak enerji tasarrufu sağlayan özel bir özellik yer almaktadır. Doğrultucu devresi doğrultma işleminin yanı sıra evirme işlemi de yapmaktadır. Hi-Tech Pro UPS’in beslediği yükün elektrik enerjisi tüketmediği, tersine ürettiği bir çalışma rejiminde (örn. beslediği ac motor tipi bir yükün frenlenmesi esnasında) üretilen bu enerji DC ara devre ve doğrultucu üzerinden şebekeye aktarılır. Böyle bir özelliğin olmaması halinde DC ara devre geriliminin yükselmesine ve muhtemelen de UPS’in bypass hattına transfer olmasına neden olacak olan bu rejeneratif güç doğrultucu devresinin evirici modunda çalışması ile şebekeye gönderilir. Güvenli bir çalışma sunmasının yanı sıra bu özellik UPS üzerinde enerji tasarrufu da sağlar.

Haberleşme Yeteneği: UPS cihazının yerel veya uzaktan izlenmesi, cihaza müdahale durumlarında veya çalışma parametrelerinin düzenli takip edilmesi açısından kullanıcının aradığı bir özelliktir. Haberleşme imkanlarının geniş olması kullanıcıya esneklik sağlar. Hi-tech Pro UPS, RS-232 üzerinden sağladığı yerel haberleşmenin yanı sıra E-mail ve kısa mesaj göndererek kullanıcıyı UPS’in çalışma durumu hakkında bilgilendirebilir; network adaptör kartı ile birlikte kullanıldığında internet üzerinden uzaktan yönetilebilmesini sağlar; SNMP kartı veya GPRS adaptörü ile uzaktan izlenebilmesini sağlar.

UPS’ler üretimin sürekliliği açısından vazgeçilemez güç koruma çözümleridir. Kontrol uçlarından mW seviyesinde güçlerin uygulandığı yarıiletken elemanların kullanıldığı UPS’ler yüksek güç çeken kritik yükleri besleyebilmektedir. Bu makalede yarıiletken ve mikrodenetleyici elemanlardaki hızlı gelişmelerin UPS cihazlarında sağladığı önemli teknolojik gelişmeler örnek bir UPS cihazı üzerinde sunulmuştur.