TIPOS DE UPS
yusselreyesv27 de Noviembre de 2013
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Informe interno
N° 1
Diferentes tipos de
sistemas UPS
Por Neil Rasmussen
Ó2003 American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado,
transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el
consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2004-5
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Resumen ejecutivo
Existe mucha confusión en el mercado acerca de los diferentes tipos de sistemas UPS y sus
características. En este informe, se define cada uno de los tipos de UPS, se analizan las
aplicaciones prácticas en cada caso, y se indican las ventajas y desventajas
correspondientes. Con esta información, puede tomarse una decisión informada sobre la
topología UPS más apropiada para satisfacer una necesidad específica.
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Introducción
Los diferentes tipos de UPS y sus atributos generalmente causan confusión en la industria de los
centros de datos. Por ejemplo, la creencia generalizada es que existen solamente dos tipos de sistemas
UPS, fundamentalmente la UPS Standby y la UPS on line. Estos dos términos de uso común no
describen correctamente muchos de los sistemas UPS disponibles. Muchos de los malentendidos con
relación a los sistemas UPS desaparecen cuando se identifican correctamente los diferentes tipos de
topologías UPS. La topología UPS indica la naturaleza básica del diseño de la UPS. Por lo general,
diferentes proveedores producen modelos con diseños o topologías similares, pero con características
de rendimiento muy diferentes.
Aquí se repasan los enfoques comunes de diseño, con breves explicaciones sobre la forma en la que
funciona cada topología. Esto lo ayudará a identificar y comparar los sistemas en forma adecuada.
Tipos de UPS
Se utiliza una variedad de enfoques de diseño para implementar sistemas UPS, cada uno de ellos con
características de rendimiento diferenciadas. Los enfoques de diseño más comunes son los siguientes:
· Standby
· Línea interactiva
· Standby-Ferro
· On line de doble conversión
· On line de conversión delta
La UPS Standby
La UPS Standby es la más común para usar con computadoras personales. En el diagrama en bloques
ilustrado en la Figura 1, el interruptor de transferencia está programado para seleccionar la entrada de
CA filtrada como fuente de energía primaria (circuito con línea entera), y conmutar al modo de batería/
inversor como fuente de respaldo en caso de que falle la fuente primaria. Cuando esto sucede, el
interruptor de transferencia debe conmutar la carga a la fuente de energía de respaldo de batería/
inversor (circuito con línea de guiones). El inversor solo se enciende cuando falla la energía; de ahí el
nombre “Standby” (de reserva). Los principales beneficios que ofrece este diseño son altos niveles de
eficiencia, tamaño pequeño y bajo costo. Con un circuito filtro y de sobretensión adecuado, estos
sistemas además pueden brindar funciones apropiadas de filtrado de ruido y supresión de
sobretensiones.
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Figura 1 – UPS Standby
BATERÍA INVERSOR
INTERRUPTOR DE
TRANSFERENCIA
CARGADOR DE
BATERÍA
SUPRESOR DE
SOBRETENSIONES FILTRO
CC
CA
UPS de línea interactiva
El sistema UPS de línea interactiva es el diseño más comúnmente utilizado por servidores de pequeñas
empresas, Web y departamentales. En este tipo de diseño, el conversor (inversor) de batería a
alimentación CA siempre está conectado a la salida del sistema UPS. Al accionar el inversor en reversa
en momentos en que la alimentación CA de entrada es normal, se carga la batería.
Cuando falla la alimentación de entrada, el interruptor de transferencia se abre y el flujo de energía se
produce desde la batería hasta la salida del sistema UPS. Con el inversor siempre activo y conectado a
la salida, este diseño ofrece un filtro adicional y produce transitorios de conmutación reducidos en
comparación con la topología de la UPS Standby.
Además, el diseño de línea interactiva suele incorporar un transformador con cambio de tap. Esto agrega
la función de regulación de tensión mediante el ajuste de los taps del transformador en la medida que
varía la tensión de entrada. La regulación de la tensión es una característica importante cuando existen
condiciones de baja tensión; sin ella, la UPS transferiría la carga a la batería y, con el tiempo, caería la
carga. Este uso más frecuente de la batería puede causar la falla prematura de ese dispositivo. Sin
embargo, el inversor también puede diseñarse de forma tal que, aunque falle, permita que la energía
fluya desde la entrada de CA a la salida, lo que elimina la posibilidad de que existan puntos de falla
únicos y establece de manera eficaz dos circuitos de energía independientes. Los altos niveles de
eficiencia, el tamaño pequeño, el bajo costo y la alta confiabilidad, en combinación con la capacidad de
corregir condiciones de tensión de línea alta o baja hacen que este tipo de UPS sea la más usada para
el rango de potencia de 0,5-5 kVA.
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Figura 2 – UPS de línea interactiva
< CARGANDO (NORMAL)
BATERÍA
INVERSOR
INTERRUPTOR DE
TRANSFERENCIA
DESCARGANDO ( FALLA DE
ALIMENTACIÓN) >
DC
AC
UPS Standby-Ferro
En una época, la UPS Standby-Ferro era la que más se usaba para el rango de potencia de 3-15 kVA.
Este diseño depende de un transformador especial de saturación que tiene tres devanados. El circuito
de energía primario va desde la entrada de CA, a través de un interruptor de transferencia, y del
transformador, hasta la salida. En el caso de una falla de alimentación, se abre el interruptor de
transferencia, y el inversor toma la carga de salida.
En el diseño de Standby-Ferro, el inversor se encuentra en el modo standby, y se energiza cuando falla la
alimentación de entrada y se abre el interruptor de transferencia. El transformador posee una capacidad
especial de ferro-resonancia, que suministra regulación de tensión limitada y corrección de la forma de
onda de salida. El aislamiento de los transitorios de la alimentación de CA suministrado por el
transformador Ferro es tan bueno o mejor que cualquier filtro disponible. Pero el transformador Ferro en
sí mismo crea una severa distorsión y transitorios en la tensión de salida, lo que puede ser peor que
una conexión de CA deficiente. Aun cuando se trata de una UPS Standby por diseño, la UPS Standby-
Ferro genera una gran cantidad de calor debido a que el transformador ferro-resonante es
inherentemente ineficiente. Estos transformadores son también grandes con relación a los
transformadores de aislamiento habituales; por lo tanto, las UPS Standby-Ferro suelen ser bastante
grandes y pesadas.
Los sistemas UPS Standby-Ferro suelen representarse como unidades on line, aunque poseen un
interruptor de transferencia, el inversor opera en el modo standby, y registran una característica de
transferencia durante la interrupción en el suministro de CA. La Figura 3 ilustra la topología Standby-
Ferro.
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Figura 3 – UPS Standby-Ferro
INVERSOR
BATERÍA
INTERRUPTOR DE
TRANSFERENCIA
DC
AC
CARGADOR DE
BATERÍA
TRANSFORMADOR
Los puntos fuertes de este diseño son su alta confiabilidad y excelente filtrado de línea. Sin embargo, el
diseño posee un nivel de eficiencia muy bajo combinado con inestabilidad cuando se lo utiliza con
algunos generadores y novedosas computadoras
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