No Break (Ups)

Sistemas de Energia Ininterrupta:Sistemas de Energia Ininterrupta:

No-No-BreaksBreaks

ProfProf. . DrDr. Pedro Francisco Donoso Garcia. Pedro Francisco Donoso GarciaProfProf. . DrDr. . Porfrio Cabaleiro CortizoPorfrio Cabaleiro Cortizo

GEP-DELT-EEUFMGGEP-DELT-EEUFMG

www.cpdee.ufmg.br/~elt

Porque a necessidade dePorque a necessidade deequipamentos de energia adicionaisequipamentos de energia adicionaispara alimentar uma carga crtica?para alimentar uma carga crtica?

SEI - Sistema de Energia Ininterrupta ouSEI - Sistema de Energia Ininterrupta ou UPS - UPS - UninterruptibleUninterruptible Power Supply Power Supply ou ou No- No-BreakBreak

Estabilizador de tensoEstabilizador de tenso

Porque utilizar um sistema NO-Break e no umestabilizador de tenso?

AhhhAhhh!!!!Perdi todo o trabalho Perdi todo o trabalho do dia!!! do dia!!! AhhhAhhh!!!!

Principais caractersticas:Principais caractersticas:

EESSTTAABBIILLIIZZAADDOORR NNOO--BBRREEAAKKRReegguullaaoo PPoorr ttaappeess oouu

FFeerrrroo--rreessssoonnaanntteeCCoonnttiinnuuaa

TTeemmppoo ddeerreessppoossttaa

EElleevvaaddoo BBaaiixxoo

AAuuttoonnoommiiaa ZZeerroo DDee aallgguunnssmmiinnuuttooss aa hhoorraass

FFiillttrroo ddee lliinnhhaa IInncclluuddoo IInncclluuddooCCuussttoo BBaaiixxoo MMddiioo

Tipos de Sistemas de Energia Ininterrupta - SEI

SEI RotativoSEI RotativoConverso de energia mecnica em eltrica;Converso de energia mecnica em eltrica;

Apropriado para potncias de operao maior queApropriado para potncias de operao maior que

300kVA;300kVA;

Ruidosos; Ruidosos;

Ambientes especiaisAmbientes especiais

SEI EstticoSEI Esttico Utiliza conversores estticos. Utiliza conversores estticos. Converte energia eltrica com caractersticas Converte energia eltrica com caractersticaspredefinidas em uma outra;predefinidas em uma outra;

Apropriada para potncias menores que 400kVA Apropriada para potncias menores que 400kVA Melhor resposta dinmica, Melhor resposta dinmica, Baixssimo rudo acstico, Baixssimo rudo acstico,Melhor regulao de tenso e de freqncia na carga,Melhor regulao de tenso e de freqncia na carga, Instalaes simples,Instalaes simples, Interao com a rede eltrica.Interao com a rede eltrica.

Banco de Banco de BateriasBaterias

Cargas crticasCargas crticas(lineares e (lineares e

no lineares)no lineares)

ConversorConversorRetificadorRetificador/Inversor, /Inversor,

FiltrosFiltros

Diagrama de Bloco de um SEIDiagrama de Bloco de um SEI

Fonte de Fonte de AlimentaoAlimentao

Tipos de SEI:Tipos de SEI:

OffOff--line line ((standbystandby))

OnOn--line line (sistema de dupla converso)(sistema de dupla converso)

LineLine--interactive interactive (sistema de converso(sistema de conversohbrida simples)hbrida simples)

Topologia de SEI off-line (standby)Topologia de SEI Topologia de SEI offoff--line line ((standbystandby))

FiltrosFiltrosInversorInversorCarregadorCarregador

de de BateriasBaterias

Ca

rga

Ca

rga

Topologia de SEI off-line (standby)Topologia de SEI Topologia de SEI offoff--line line ((standbystandby))

VantagensVantagens:

! Elevado rendimento: inversor pode operar a vazio ou desligado;! Baixo custo e volume: carregador de baterias independente;! Sincronismo, tanto na falta como no retorno da rede eltrica.

Desvantagens:Desvantagens:

" Falta de condicionamento da tenso da carga: falta regulaoda tenso de alimentao, assim como a supresso de distrbios;

" Falta de condicionamento de corrente: poder haver injeo deharmnicos de corrente na rede eltrica para cargas no lineares;

" Existncia de tempo de transferncia;" Forma de onda de sada poder ser quadrada (short-break)

Topologia de SEI on-lineTopologia de SEI Topologia de SEI onon--lineline

FiltrosFiltrosInversorInversorCarregadorCarregador

de de BateriasBaterias

Ca

rga

Ca

rga

Topologia de SEI on-lineTopologia de SEI Topologia de SEI onon--linelineVantagensVantagens::

! A carga est continuamente alimentada pelo inversor,portanto, no existe tempo de transferncia;

! A tenso de sada do SEI pode ser regulada e possuirbaixa TDH (5%);! Distrbios da rede eltrica comercial no atingem acarga;

Desvantagens:

" Baixo rendimento, em funo do retificador e doinversor, que necessitam ser dimensionados para apotncia nominal;

" Elevados custo e volume, em funo do tamanho doretificador;

" O retificador/carregador controlado por fase provocapoluio harmnica na rede eltrica, (Ih.)

Desvantagens:Desvantagens:

" Baixo rendimento, em funo do retificador e doinversor, que necessitam ser dimensionados para apotncia nominal;

" Elevados custo e volume, em funo do tamanho doretificador;

" O retificador/carregador controlado por fase provocapoluio harmnica na rede eltrica, (Ih.)

Topologia de SEI on-line - Carregador separadoTopologia de SEI Topologia de SEI onon--line line - Carregador separado- Carregador separado

RetificadorRetificador

CarregadorCarregadorde de

BateriasBaterias

Ca

rga

Ca

rga

InversorInversor FiltrosFiltros

Topologia de SEI on-line - Carregador e conversorelevador de tensoTopologia de SEI Topologia de SEI onon--lineline - - Carregador e conversorCarregador e conversorelevador de tensoelevador de tenso

Conversor Conversor BOOSTBOOST

RetificadorRetificador

CarregadorCarregadorde de

BateriasBaterias

Ca

rga

Ca

rga

InversorInversor FiltrosFiltros

Topologia de SEI on-line - Carregador/retificadorcom conversor elevador de tensoTopologia de SEI Topologia de SEI onon--lineline - - Carregador/retificadorCarregador/retificadorcom conversor elevador de tensocom conversor elevador de tenso

Ca

rga

Ca

rga

Conversor Conversor BOOSTBOOST

FiltrosFiltros

Retificador/Retificador/CarregadorCarregador

de de BateriasBaterias

InversorInversor

Topologia de SEI Tri-PortTopologia de SEI Topologia de SEI TriTri--PortPort

Ca

rga

Ca

rga

EstabilizadorEstabilizador

Estabilizador pode ser ou no ser do tipo ferro-ressonanteEstabilizador pode ser ou no ser do tipo ferro-ressonante

Topologia de SEI Line-interactiveTopologia de SEI Topologia de SEI LineLine--interactiveinteractive

Ca

rga

Ca

rga

Inversor/Inversor/RetificadorRetificador

Filtro

Topologia de SEI Line-interactiveTopologia de SEI Topologia de SEI LineLine--interactiveinteractive

VantagensVantagens:

! Menor custo e maior eficincia: possui um estgio de potncia;! Possibilidade de se efetuar regulao da tenso de carga;! Atua na compensao dos harmnicos da corrente de carga,simultaneamente com a carga das baterias;

! Fator de potncia quase unitrio;! H pequeno tempo de transferncia nos modos: rede-inversore inversor-rede

Topologia de SEI Line-interactiveTopologia de SEI Topologia de SEI LineLine--interactiveinteractive

Desvantagens:

" impossvel atuar simultaneamente na regulao da tenso decarga e na compensao dos harmnicos da corrente de entrada;

" Quando utilizada chave esttica by-pass, no possveltransferncia sem transientes, devido ao fato de que a tenso desada no est em fase com a tenso de entrada - pela presenade Indutor L

Desvantagens:Desvantagens:

" impossvel atuar simultaneamente na regulao da tenso decarga e na compensao dos harmnicos da corrente de entrada;

" Quando utilizada chave esttica by-pass, no possveltransferncia sem transientes, devido ao fato de que a tenso desada no est em fase com a tenso de entrada - pela presenade Indutor L

SEI Line-interactive: outras topologias SEI Line-interactive com compensao paralela

SEISEI LineLine--interactiveinteractive: : outras outras topologiastopologias SEI SEI LineLine--interactive interactive com compensao paralelacom compensao paralela

CargasCargasCrticasCrticas

AA

BB

CC

DD

LfLf

CfCf

LL

LLCC

SEI Line-interactive: outras topologias SEI Line-interactive com compensao srie-paralela

SEISEI LineLine--interactiveinteractive: : outras outras topologiastopologias SEI SEI LineLine--interactive interactive com compensao srie-paralelacom compensao srie-paralela

CargasCargasCrticasCrticas

AA

BB

CC

DD

AA CC

DDBB

SEI Line-interactive: outras topologias SEI Line-interactive com compensao srie-paralela

SEISEI LineLine--interactiveinteractive: : outras outras topologiastopologias SEI SEI LineLine--interactive interactive com compensao srie-paralelacom compensao srie-paralela

Vantagens:Vantagens:

Possibilidade de atuar simultaneamente, por controleindependente, na compensao da tenso de entrada e nacorrente da carga; Fator de potncia unitrio; Eliminao de harmnicos da tenso de entrada; Eliminao de harmnicos e/ou compensao de reativos dacorrente de carga; Tenso de sada balanceada e regulada com TDH (5%); Corrente de entrada balanceada com TDH (5%); Custo compatvel com o sistema on-line; Tempo mximo entre falhas (MTBF - Maximum TimeBetween Fails) e eficincia superiores ao do sistema on-line.

SEI Line-interactive: outras topologias SEI Line-interactive com compensao srie-paralela

SEISEI LineLine--interactiveinteractive: : outras outras topologiastopologias SEI S