Diferencias entre los tipos de UPS.

Hay mucha confusión en el mercado acerca de los diferentes tipos de UPS y sus características.

En este articulo se revisa cada una, se discuten las aplicaciones prácticas, y se enumeran las ventajas y desventajas. Con esta información, se puede tomar una buena decisión sobre la UPS mas apropiada para cada necesidad.

La variedad en tipos de UPS y sus atributos a menudo causan confusión en la industria de los centros de datos. Por ejemplo, se cree que sólo hay dos tipos de sistemas UPS, UPS standby y UPS on-line. Estos dos términos utilizados comúnmente no describen correctamente muchos de los sistemas de UPS disponibles. Muchos de los problemas acerca de los sistemas UPS se solucionan cuando los diferentes tipos de topologías de UPS están identificados debidamente.

La UPS Standby

La UPS Standby es el tipo más común usado para los ordenadores personales. En el diagrama de bloques se ilustra en la Figura 1, el interruptor de transferencia está configurado para elegir la entrada de CA filtrada como la fuente de energía primaria (ruta de línea continua), y cambia a la batería / inversor en caso de fallo de la fuente primaria. Cuando eso sucede, el interruptor de transferencia debe funcionar para conmutar la carga hacia el inversor fuente de batería / energía de reserva. Ese traspaso de corte eléctrico a la alimentación de la batería(llamado tiempo de conmutación) suele estar en el orden de los 5 milisegundos, lo cual resulta imperceptible para la mayoría de los equipos electrónicos hogareños. El inversor sólo se inicia cuando falla la alimentación, de ahí el nombre de «espera, Standby «.

Figura 1.

El UPS off-line o Standby es el más económica disponible hasta 0,5 kva, ya que está integrado por pocos componentes, y es el ideal para la protección de computadoras en el hogar.

Line Interactive

La UPS interactiva, que se ilustra en la Figura 2, es el diseño más común utilizado para la pequeña empresa, Web y servidores departamentales. En este diseño, el convertidor de energía de la batería a CA (inversor) está siempre conectado a la salida de la UPS. Siempre proporciona alimentación de CA  normal para cargar la batería.

Cuando falla la potencia de entrada, el interruptor de transferencia se abre y la potencia fluye desde la batería a la salida de la UPS. Con el inversor siempre encendido y conectado a la salida, este diseño proporciona un filtrado adicional y reduce los problemas de los transitorios de conmutación cuando se compara con la topología UPS Standby.

Además, el diseño de línea interactiva suele incorporar un transformador de aislamiento. Esto añade la regulación de voltaje mediante el ajuste de la tensión por medio del transformador cuando el voltaje de entrada varía. La regulación de voltaje es una característica importante cuando existen condiciones de bajo voltaje, de lo contrario la UPS transferiría a la batería el problema y eventualmente llegara a la carga. Este uso frecuente de la batería puede causar la falla prematura de esta. Sin embargo, el inversor también puede ser diseñado de tal manera que su avería todavía permita el flujo de alimentación de la entrada de CA a la salida. Esta topología es inherentemente muy eficiente y conduce a una alta fiabilidad que al mismo tiempo, proporciona protección de energía superior.

La UPS de línea interactiva es un diseño mejorado que se utiliza comúnmente en unidades para el hogar y uso profesional, disponible en tamaños de hasta 3kVA o menos. Es superior a las UPS standby, pero todavía tiene un tiempo de transferencia, y por lo tanto no proporciona una protección tan buena como los UPS on-line, que veremos después.

Figura 2.

Standby on-line hybrid

La UPS Standby on-line hybrid es la topología utilizada para muchas UPS de alrededor de 10kVA que se etiquetan «on line». La conversión DC a DC de la batería se enciende cuando se detecta un fallo de alimentación de CA, al igual que en un SAI de Stanby. Debido a los condensadores en el combinador DC, el SAI Standby on-line hybrid no presenta ningún tiempo de transferencia durante una falla de energía AC. Este diseño es a veces equipado con un interruptor de transferencia adicional para la derivación durante una avería o la sobrecarga. La Figura 3 ilustra esta topología.

Figura 3.

Standby-Ferro

La UPS tandby-Ferro una vez fue la forma dominante de UPS en el rango 3-15kVA. Este diseño depende de un transformador de saturación especial que tiene tres bobinados . El camino de alimentación primaria es de entrada de CA, a través de un interruptor de transferencia, luego través del transformador, y a la salida. En el caso de un corte de corriente, se abre el interruptor de transferencia, y el inversor recoge la carga de salida.

En el diseño Standby-Ferro, el inversor se encuentra en modo de espera y se activa cuando la potencia de entrada falla y se abre el interruptor de transferencia. El transformador tiene una «capacidad, que ofrece regulación de voltaje limitado y onda de salida» «Ferro-resonante». El aislamiento de los transitorios de alimentación de CA proporcionadas por el transformador Ferro es tan bueno o mejor que cualquier filtro disponible. Pero el propio transformador Ferro crea mucha distorsión y transitorios de tensión de salida, que puede ser peor que una conexión de CA pobre. A pesar de que es un SAI de standby por diseño, el Standby-Ferro genera una gran cantidad de calor debido a que el transformador ferro-resonante es inherentemente ineficiente .Estos transformadores también son grandes en relación con transformadores de aislamiento regulares; de modo que las UPS Standby-Ferro son en general bastante grandes y pesadas. Las UPS Standby-Ferroson frecuentemente representados como unidades On-Line, a pesar de que tienen un interruptor de transferencia, el inversor opera en el modo de Standby. La figura 4 ilustra esta topología Standby-Ferro.

Figura 4.

La razón principal por la cual ya no se utilizan comúnmente los sistemas Standby-Ferro es que pueden ser muy inestables cuando se opera una carga de alimentación de computación moderno. Todos los servidores y routers utilizan «Factor de Potencia corregida» fuentes de alimentación que presentan una resistencia de entrada negativoa durante algún intervalo de frecuencias; cuando se combina con la relativamente alta y resonante impedancia del transformador Ferro, esto puede dar lugar a oscilaciones espontáneas y perjudiciales.

The Double Conversion On-Line UPS

Este es el tipo más común de UPS por encima de 10 kVA. El diagrama de bloques de la doble conversión UPS en línea, que se ilustra en la Figura 5, es el mismo que el modo de espera (Standby), con la excepción de que el camino de alimentación primaria es el inversor en lugar de la fuente principal AC.

Figura 5.

El desgaste de los componentes de potencia reduce la fiabilidad con respecto a otros diseños y la energía consumida por la ineficiencia de esta es una parte importante del coste del ciclo de vida del SAI. Además, la potencia de entrada del cargador de batería de gran tamaño a menudo es no lineal y puede interferir con la construcción de cableado de alimentación o causar problemas con los generadores (Plantas eléctricas). En la doble conversión de diseño en línea, el fallo de la entrada de CA no causa la activación del interruptor de transferencia, debido a que la entrada de CA no es la fuente primaria, sino que es más bien la fuente de respaldo. Por lo tanto, durante un fallo de alimentación de CA en la entrada, operara en línea la UPS lo cual tendrá como resultado poco tiempo de transferencia.

Delta Conversion On-Line

Este diseño UPS, ilustrado en la Figura 6, es una nueva tecnología introducida para eliminar los inconvenientes de la doble conversión de diseño en línea (The Double Conversion On-Line UPS) y está disponible en la gama de 5 kVA a 1 MW. Al igual que el diseño de doble conversión en línea, la conversión Delta UPS en línea siempre tiene el inversor de suministro de la tensión de carga. Sin embargo, el convertidor Delta adicional también contribuye a la potencia de salida del inversor. En condiciones de falla de CA o perturbaciones, este diseño exhibe un comportamiento idéntico al de doble conversión en línea.

Figura 6.

La doble conversión UPS en línea The Double Conversion On-Line UPS convierte la energía a la batería y vuelve de nuevo a convertirla mientras que el convertidor Delta Conversion On-Line mueve componentes de la fuente de entrada a la salida sin pasar por la batería, lo cual es mas eficiente.

Si deseas saber como escoger el tipo de Ups mas adecuada para lo que requieres, te recomendamos este articulo «Como escoger la UPS adecuada de acuerdo al uso o aplicacion.«