UPS System의 구성 및 종류

UPS System의 구성 및 종류

 

1. UPS 의 구성

UPS 는 대체로 다음과 같이 Battery, Converter, Inverter, Static Switch, Maintenance Bypass Switch 등 5 가지 요소로 구성되어 있다.

ο Battery AC 입력전원 정전시 Inverter 에 DC 전원을 공급해 주는 역할을 한다.

ο Converter AC 입력전원을 DC 로 변환하여 , Battery 또는 Inverter 에 DC 전원을 공 급해 주는 역할을 하며 , Rectifier / Charger 라고 부르기도 한다.

ο Inverter Converter 또는 Battery 로부터 DC 전원을 공급받아 정전압, 정주파수의 AC 전원으로 변환/ 부하에 공급해 주는 역할을 하며 , 일반적으로 출력 단에 변압기 및 Filter 와 조합하여 사용된다.

ο Static Switch Inverter Trouble 시 , 부하의 오작동 및 가동정지를 막기 위해 대체전원으 로 부하를 절체해 주는 역할을 한다.

ο Maintenance Bypass Switch UPS Trouble 로 인한 수리작업시 또는 점검작업시 , 부하에 전원을 공급 하기 위한 것이다.

 

 

2. UPS 의 종류

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1) 용량에 따른 UPS 의 분류

UPS 는 100W 급 퍼스널 컴퓨터 단말기부터 수천 KVA 를 넘는 대규모 컴 퓨터 시스템에 이르기까지 다양한 용도로 제작/사용되고 있으며 , 일반적으로 용량에 따라 다음과 같이 분류하고 있다.

ο 소용량 UPS : 10KVA 미만

ο 중용량 UPS : 10KVA 이상 100KVA 미만

ο 대용량 UPS : 100KVA 이상

 

2) System 구성방법에 따른 UPS 의 분류

< Fig01. Single UPS >

 

< Fig02. Parallel UPS >

 

< Fig03. Hot Stand-by UPS >

 

UPS 는 System 구성방법에 따라 1 대의 UPS 만으로 이루어져 운전되는 Single System 과 2 대이상의 UPS 로 이루어진 Dual System 으로 분류할수 있다. (그림<Fig01~03> 참조) Dual System 은 다시 Static Switch 구성방법에 따라 Parallel System, Hot Stand-by System 으로 분류되며 , 각각에 대해 특성을 비교해 보면 <표01> 과 같다.

< 표01. Parallel System 과 Hot Stand-by System의 비교 >

 

 

3. 운전조건에 따른 UPS System Operation

일반적으로 많이 사용되고 있는 Hot Stand-by 방식의 Dual UPS System 을 대상으로 각 운전조건에 따른 Operation 상태를 설명해보면 다음과 같다

1) 정상운전시

각 UPS 에서 Converter 는 3 상 480V AC 입력전원을 받아 Battery 충전 및 Inverter 운전에 필요한 DC 전원으로 변환시키며 , Inverter 에 의해 변환된 정전압, 정주파수의 AC 출력전원은 Static Switch 및 Maintenance Bypass Switch 를 통해 부하측으로 공급된다.

UPS-A 와 UPS-B 는 상기 그림과 같이 Maintenance Bypass Switch 를 통해 서로 연결되어 있으며 , 정상운전시에는 UPS-A 를 통해 부하에 전원이 공급되며 , UPS-B 는 무부하상태로 운전된다.

즉, UPS-B 의 AC 출력전원이 UPS-A 의 Bypass 입력전원으로 공급되며 , UPS-A 의 Static Switch 및 Maintenance Bypass Switch 에서 부하 및 UPS-A 의 출력전원과 끊어진 상태로 운전되는데 이를 “ Hot Stand-by” 상태라고 하 며 이러한 UPS System 을 “ Hot Stand-by System” 이라고 한다.

 

2) AC 입력전원 정전시

Converter 에 공급되는 AC 입력전원의 정전 또는 순간적인 전압강하시 에는 다음 그림과 같이 Inverter 의 전원을 Battery 방전 허용시간(UPS 정격 부하에 대해 30 분간 전원공급 가능) 동안 Battery 로부터 공급받아 부하에 무순단으로 안정된 전원을 공급하게 된다 만약, Hot Stand-by 설비인 UPS-B 의 입력전원도 정전이 되었다면 UPS-B 의 Battery 가 방전되면서 Inverter 가 무부하 운전을 하게 된다.

 

3) AC 입력전원 복전시

정전되었던 AC 입력전원이 복전되면 Battery 로부터의 전력공급은 중단 되고, Converter 는 방전된 Battery 를 재충전시키며 , Inverter 에 직류전원을 공 급하여 부하에 무순단으로 안정된 전원을 공급하게 된다.

 

4) Bypass 절체시

Converter 또는 Inverter 에 고장이 발생하거나 AC 입력전원 정전후 Battery 방전이 끝나면 Static Switch 에 무순단으로 Bypass AC 입력전원으로 자동절체되며 , Inverter ↔ Bypass 간에는 수동으로 무순단 절체가 가능하다. 다음 그림과 같이 Hot Stand-by System 의 경우에는 UPS-A 가 고장시 UPS-B 로 무순단 절체가 이루어지며 , UPS-B 가 고장시에는 UPS-B 만 Bypass 전원으로 절체되고 UPS-A 는 부하에 전원을 계속 공급할 수 있다.

 

5) Maintenance Bypass 로 절체시

UPS 고장수리 또는 점검시에는 Maintenance Bypass Switch 를 통해 부하에 전원을 공급할 수 있으며 , 이 경우에는 Maintenance Bypass Switch 에 연결된 Bypass AC 입력전원이 공급된다. 다음 그림과 같이 Hot Stand-by System 인 경우에는 UPS-A 및 UPS-B 각각에 대해 Maintenance Bypass Switch 가 설치되어 있으므로 UPS-A 를 Maintenance Bypass 로 절체하면 UPS-B 의 Single System 으로서 부하에 전원을 공급하게 되고, UPS-B 를 Maintenance Bypass 로 절체하면 UPS-A 가 Single System 으로 운전되는 상태가 된다. 단, Maintenance Bypass Switch 조작은 반드시 해당 UPS 의 Static Switch 를 Bypass 로 절체한 후 행하여야 하며 , Static Switch 가 Inverter 상태 로 운전중에 조작할 경우 비동기상태에서 절체가 이루어질 수 있고 이로 인해 부하가 S/D 될 수 있으므로 주의해야 한다.