Hầu hết các UPS đều được thiết kế để cung cấp nguồn cho tải thông qua 3 chế độ : NORMAL, BATTERY, BYPASS. Tùy thuộc điều kiện thực tế UPS tự động sử dụng 1 trong 3 chế độ phù hợp mà không cần sự can thiệp của người vận  hành. Để đạt được điều này, bộ vi xử lý lôgíc và bộ kiểm soát tinh vi được sử dụng để điều khiển, giám sát, hiển thị chế độ hoạt động của UPS và đảm bảo bất kỳ sự thay đổi chế độ hoạt động của UPS cung cấp nguồn cho tải đều tự động.  Phần dưới đây thể hiện 3 chế độ hoạt động của UPS Eaton Powerware dưới dạng sơ đồ khối để hiển thị dòng  lưu chuyển của  nguồn điện ở mỗi chế độ.

 1. CHẾ ĐỘ BÌNH THƯỜNG ( NORMAL Mode )

 Trong chế độ NORMAL, năng lượng được nhận từ ngõ vào qua bộ chỉnh lưu cung cấp cho Inverter, “NORMAL mode” hiện thị trên màn hình có nghĩa là UPS đang hoạt động bình thường, nguồn ngõ vào nằm trong dải chấp nhận của UPS. Nguồn ngõ vào được chuyển thành nguồn DC thông qua bộ biến đổi IGBT và cung cấp nguồn DC cho inverter. Battery được nạp trực  tiếp từ  ngõ ra bộ chỉnh lưu thông qua bộ tăng áp và giảm áp phụ thuộc chủng loại và dung lượng bình acquy.

Bộ biến đổi DC nhận nguồn từ ngõ ra của bộ chỉnh lưu và cung cấp nguồn DC thích hợp cho battery. Điều kiện nạp acquy được giám sát bởi UPS và gửi thông tin tình trạng UPS trên màn hình LCD. Battery luôn luôn được nối tới UPS, luôn được nạp điện và sẵn sàng hỗ trợ cho inverter khi mất nguồn vào.

Bộ Inverter nhận nguồn DC đã được điều chế ổn định từ bộ chỉnh lưu sau đó sử dụng IGBT và bộ điều chế độ rộng xung để tạo nguồn AC ổn định ngõ ra.

2 CHẾ ĐỘ BACKUP : ( BATTERY Mode )

Chế độ battery được sử dụng tự động khi bị  mất nguồn ngõ vào, hoặc nguồn ngõ vào bộ chỉnh lưu nằm ngoài đặc tuyến ngõ vào của UPS. Trong suốt quá trình bị mất nguồn, bộ chỉnh lưu không có nguồn AC ngõ vào để cung cấp nguồn DC cho inverter. Khi đó bộ chỉnh lưu tắt, năng lượng từ bình acquy sẽ cung cấp cho Inverter để Inverter biến đổi thành nguồn AC cung cấp liên tục cho tải. Trong chế độ battery UPS sẽ phát ra tiếng báo động bằng âm thanh và đèn báo trên màn hình điều khiển UPS. UPS sẽ giữ trạng thái này cho tới khi nguồn ngõ vào có trở lại bình thường.

Nếu nguồn ngõ vào lại lỗi trở lại hay không nằm trong đăc tính ngõ vào của chế độ bình thường, UPS sẽ tiếp tục hoạt động ở chế độ Battery, bình acquy sẽ tiếp tục phóng điện cho tới khi không còn năng lượng cung cấp cho tải. Bất kể thời điểm nào trong chế độ battery, nếu nguồn ngõ vào có trở lại bình thường, bộ chỉnh lưu sẽ hoạt động trở lại, cung cấp nguồn cho inverter và nạp lại bình acquy. Lúc này UPS hoạt động ở chế độ NORMAL. Tùy thuộc vào tải và khoảng thời gian đã phóng điện của acquy, UPS sẽ xác định dòng điện nạp bình acquy. Tổng thời gian hoạt động ở chế độ battery của UPS phụ thuộc nhiều hệ số, một số hệ như loại Battery, dung lượng bình acquy, số dãy bình acquy, nhiệt độ môi trường, tuổi thọ bình acquy và sự thay đổi của tải trong quá trình xả bình acquy. Tải càng lớn thời gian lưu điện càng giảm, tải càng nhỏ thời gian lưu điện càng lâu.

3 CHẾ ĐỘ BYPASS : BYPASS Mode

Trong chế độ Bypass nguồn ngõ ra của hệ thống được cung cấp trực tiếp từ ngõ vào, trong chế độ này nguồn ngõ ra của hệ thồng không được bảo vệ bởi ảnh hưởng của điện áp và tần số hay mất nguồn. nguồn ngõ vào được lọc các sóng hài trước khi tới tải nhưng bình acquy không thể hỗ trợ tải trong chế độ bypass. Bypass nội bao gồm công tắc chuyển mạch tĩnh, công tắc này được thiết kế cung cấp cho tải bất khi nào inverter không thể cung cấp nguồn cho tải.

Nếu inverter không thể hỗ trợ cho tải, để đảm bảo tải luôn luôn được cung cấp nguồn, UPS sẽ chuyển sang chế độ bypass nội. Ngõ ra của hệ  thống UPS sẽ chuyển tự động sang bypass nội nếu bất cứ các điều kiện không bình thường xảy ra trên ngõ  ra của hệ thống, nếu ngõ ra của  hệ thống UPS vượt ra ngoài tầm điện áp tần số, nếu hệ thống quá tải hay inverter bị lỗi. Thời gian chuyển chế độ phải <4ms để đảm bảo tải ngõ ra không bị gián đoạn. chế độ này được giữ nguyên cho đến khi inverter có thể cung cấp nguồn cho tải hay UPS được chuyển sang chế độ Maintenance Bypass để sửa chữa. Nếu UPS chuyển sang chế độ bypass mà không phải do thao tác của người vận hành mà do lỗi của hệ thống thì UPS sẽ restart Inverter 3 lần để chuyển tải sang chế độ online, nếu không thể chuyển sang chế độ Online, UPS sẽ giữ UPS hoàn toàn ở chế độ bypass.

 4. BYPASS Mode with MAINTENACE BYPASS Switch Option

 Nếu công tắc Maintenance Bypass được lắp đặt, UPS có khả năng chuyển tải sang chế độ bypass, lúc này tải sẽ lấy nguồn trực tiếp lưới điện trong khi nhân viên bảo trì tắt module nguồn, tắt UPS để bảo trì, sửa chữa UPS.

  Chế độ hoạt động của UPS – Chế độ hoạt động song song

Ngoài chế độ hoạt động đơn ( capacity mode ) tùy thiết kế và công suất UPS có thể hoạt động ở chế độ song song cung cấp nguồn cho tải ở 3 chế độ : Normal, Battery, Bypass. Hệ thống sẽ tự động sử dụng 1 trong 3 chế độ để cung cấp cho tải mà không cần sự can thiệp của người vận hành. Để đạt được  việc này bộ vi xử lý tinh vi trong mỗi UPM điều khiển UPM và chỉ ra trạng thái hoạt động hiện tại của UPM đó. Ba chế độ hoạt động của UPM sẽ được thể hiện dưới dạng sơ đồ khối và hiển thị dòng chảy năng lượng trong UPS. Các module riêng lẻ trong hệ thống song song có các chức năng như 1 UPS hoạt động riêng lẻ. mỗi module có bộ chỉnh lưu, inverter, công tắc bypass tĩnh.  Các chế độ hoạt động và dòng chảy năng lượng thông qua mỗi UPM được mô tả  như bên dưới.

1. NORMAL Mode – Parallel

Hình bên dưới mô tả dòng chảy của năng lượng trong hệ thống nguồn khi hoạt động ở chế độ song song ở chế độ Normal. Trong chế độ Normal mỗi UPM kiểm tra điều kiện nguồn ngõ vào và cung cấp nguồn điện sạch và ổn định ở ngõ ra. Tải ngõ ra được chia đều cho các UPM trong hệ thống.

2.  BATTERY Mode – Parallel

Hình vẽ bên dưới mô tả dòng chảy năng lượng điện trong các UPM khi hệ thống hoạt động song song ở chế độ Battery. Chế độ Battery được sử dụng tự động trong các UPM trong quá trình bị mất nguồn vào. Nếu nguồn vào UPS nằm ngoài tầm cho phép của UPS. Nếu một  trong 2 điều kiện này xảy ra, bộ chỉnh lưu sẽ tắt và năng lượng tới inverter được lấy từ bình acquy. Ngõ ra nguồn của hệ  thống được cung cấp điện liên tục cho tải. Trong chế độ battery mỗi UPM phát ra âm thanh, và đèn báo động trên màn hình hiện thị và lưu vào trong event log của hệ thống. Khi battery xả, bộ biến tần liên tục điều chỉnh để giữ nguồn ngõ  ra ổn định và cân bằng. Hệ thống sẽ hoạt  động ở chế độ này cho đến khi nguồn ngõ vào có trở lại và nằm trong dải cho phép của UPS.

Nếu nguồn ngõ vào mất lần nữa hay  nằm ngoài dải cho phép của UPS, battery sẽ  tiếp tục xả năng lượng cho tới khi nó không thể cung cấp năng lượng cho tải được nữa. Nếu điều kiện này, xảy ra âm thanh và đèn báo động khẩn cấp sẽ phát ra trên các UPM. Trừ khi nguồn ngõ vào có trở lại nếu không các UPM sẽ tắt toàn bộ và không cung cấp nguồn cho tải nữa. Bất cứ khi nào nguồn vào có trở lại, bộ chỉnh lưu hoạt động cung cấp nguồn DC cho inverter và nạp lại ình qcquy. Lúc này hệ  thống trở lại trạng thái bình thường. tùy thuộc vào tải của hệ thống và khoảng thời gian xả bình acquy, UPS sẽ phát ra báo động và yêu  cầu nạp cho bình acquy. Thời gian backup của toàn bộ hệ thống phụ thuộc vào nhiều hệ số. một số hệ số ảnh hưởng tới thời gian lưu điện như : loại bình acquy, dung lượng bình acquy, số dãy bình acquy, nhiệt độ môi trường, tuổi thọ bình acquy. Tải càng lớn thời gian backup càng thấp, tải càng nhỏ thời gian lưu điện càng lớn.

 3 BYPASS Mode – Parallel

Hình vẽ bên dưới mô tả dòng năng lượng trong hệ thống UPS hoạt động song song khi hoạt động ở chế độ Bypass. Nguồn ngõ ra của hệ thống được lấy trực tiếp từ ngõ vào. Trong chế độ này ngõ ra của hệ thống không được bảo vệ bởi các lỗi của nguồn điện. Không có bộ lọc nguồn, hoặc sự hỗ trợ của battery khi mất điện trong chế độ bypass. Trong chế độ hoạt động song song mỗi module sẽ hoạt động như 1 UPS đơn lẻ nhưng song song với nhau, nguồn cung cấp cho tải được lấy từ nguồn ngõ vào bypass thông qua công tắc bypass tĩnh. Nếu 1 module offline, module còn lại sẽ tiếp tục cung cấp nguồn online cho tải. Nếu module thứ 2 phải offline tải phải được chuyển sang chế độ Maintenace bypass hay shutdown. Bypass cũng được sử dụng khi module hệ thống cần shutdown để  thực hiện sữa chữa hay bảo trì.

Nguồn : www.suachuaups.net