Napájacie systémy so súčasným využitím tradičného napájania a elektriny zo slnka sú ekonomicky výhodným riešením pre súkromné domácnosti, chatové a rekreačné obce a priemyselné priestory.
Neodmysliteľným prvkom komplexu je hybridný invertor pre solárne panely, ktorý určuje režimy napájacieho napätia a zabezpečuje tak neprerušovanú a efektívnu prevádzku solárneho systému.
Aby systém fungoval efektívne, je potrebné nielen vybrať optimálny model, ale aj správne pripojiť. A my sa pozrieme na to, ako to urobiť v našom článku. Zohľadníme aj existujúce typy konvertorov a najlepšie ponuky na dnešnom trhu.
Využitie obnoviteľnej slnečnej energie v kombinácii s centralizovaným napájaním poskytuje množstvo výhod. Normálne fungovanie solárneho systému je zabezpečené koordinovanou prevádzkou jeho hlavných modelov: solárnych panelov, batérie a jedného z kľúčových prvkov - meniča.
Striedač solárneho systému je zariadenie na premenu jednosmerného prúdu (DC) prichádzajúceho z fotovoltaických panelov na striedavú elektrinu. Domáce spotrebiče fungujú na prúde 220 V. Bez meniča nemá výroba energie zmysel.
Schéma činnosti systému: 1 – solárne moduly, 2 – regulátor nabíjania, 3 – batéria, 4 – menič napätia (invertor) s napájaním striedavým prúdom (AC)
Je lepšie vyhodnotiť schopnosti hybridného modelu v porovnaní s prevádzkovými vlastnosťami jeho najbližších konkurentov - autonómnych a sieťových „prevodníkov“.
Konvertor typu siete
Zariadenie pracuje na záťaži všeobecnej elektrickej siete. Výstup z meniča je pripojený k spotrebiteľom elektrickej energie, AC sieti.
Schéma je jednoduchá, ale má niekoľko obmedzení:
- prevádzkyschopnosť, keď je v sieti dostupné striedavé napájanie;
- Sieťové napätie musí byť relatívne stabilné a v pracovnom rozsahu meniča.
Táto odroda je žiadaná v súkromných domoch so súčasnou „zelenou“ tarifou pre elektrifikáciu.
Parametre výberu solárneho invertoru
Účinnosť meniča a celého napájacieho systému do značnej miery závisí od správneho výberu parametrov zariadenia.
Okrem vyššie uvedených charakteristík by ste mali posúdiť:
- výstupný výkon;
- druh ochrany;
- Prevádzková teplota;
- inštalačné rozmery;
- dostupnosť doplnkových funkcií.
Kritérium č. 1 – výkon zariadenia
Hodnotenie solárneho invertora sa vyberá na základe maximálneho zaťaženia siete a očakávanej životnosti batérie. V režime spúšťania je menič schopný dodať krátkodobý nárast výkonu v čase uvádzania kapacitných záťaží do prevádzky.
Toto obdobie je typické pri zapínaní umývačiek riadu, práčok či chladničiek.
Pri použití osvetľovacích lámp a televízora je vhodný invertor s nízkym výkonom 500-1000 W. Spravidla je potrebné vypočítať celkový výkon používaného zariadenia. Požadovaná hodnota je uvedená priamo na tele prístroja alebo v sprievodnom dokumente.
Prehľad možností, prevádzkových režimov a efektivity využitia 3 kW multifunkčného meniča InfiniSolar:
Navrhovanie systému solárneho napájania je zložitá a zodpovedná úloha. Výpočet potrebných parametrov, výber komponentov solárneho komplexu, zapojenie a uvedenie do prevádzky je najlepšie zveriť profesionálom.
Urobené chyby môžu viesť k poruchám systému a neefektívnemu využívaniu drahých zariadení.
Vyberáte najlepšiu možnosť konvertora na prevádzku autonómneho systému zásobovania solárnou energiou? Máte otázky, ktoré sme nepokryli v tomto článku? Opýtajte sa ich v komentároch nižšie - pokúsime sa vám pomôcť.
Alebo ste si všimli nepresnosti alebo nezrovnalosti v predloženom materiáli? Alebo chcete doplniť teóriu o praktické odporúčania na základe osobných skúseností? Napíšte nám o tom, podeľte sa o svoj názor.
Pri vývoji nižšie popísaného zariadenia bolo úlohou vytvoriť sieťový zdroj malých rozmerov s vysokou účinnosťou, schopný dodať výkon 1...3,5 W záťaži galvanicky nepripojenej k sieti. Tieto požiadavky plne spĺňa jednocyklový impulzný stabilizovaný menič napätia, ktorý prenáša energiu do sekundárneho okruhu v prestávkach medzi prúdovými impulzmi v primárnom vinutí oddeľovacieho transformátora. Jedna z možností takéhoto zariadenia sa dáva do pozornosti čitateľov (obr. 4.3).
Hlavné technické vlastnosti:
Výstupné napätie, V ............................................................ ..... .............±12
Celkový výstupný výkon, W ................................................ ...... 3.5
Frekvencia konverzie, kHz ................................................. ........20
Limity pre zmeny sieťového napätia,
pri ktorej sa mení výstupné napätie
najviac o 1 %, V................................................. ......................210...250.
Súčasťou zariadenia je usmerňovač napätia (VD1) s vyhladzovacím filtrom (R4, SZ, C4), hlavný oscilátor (DDI.1...DDI.3) so spúšťacím obvodom (R17, C7), tvarovač pravouhlých impulzov ( DD1.4 ..DD1.6, VT2, VT4), elektronický kľúč (VT3), pulzný transformátor (T1), nastaviteľný zdroj prúdu (VT5), zariadenie na ochranu proti skratu záťaže (R10, VT1), tri usmerňovače (VD2. ..VD4 ) a rovnaký počet filtračných kondenzátorov (C9...C11). Kondenzátory CI, C2 zabraňujú vstupu rušenia z konverznej frekvencie do siete.
Keď je zariadenie pripojené k sieti, kondenzátory S3, C4 a C7 sa začnú nabíjať. Po dosiahnutí napätia na poslednom z nich približne 3 V dôjde k samovoľnému budeniu hlavného oscilátora (DDI.1...DDI.3). Opakovacia frekvencia jeho impulzov (v závislosti od časovej konštanty obvodu R7, C5) je asi 20 kHz, tvar pripomína pílový zub. Tvarovač (DDI.4...DDI.6, VT2, VT4) ich prevádza na pravouhlé kmity. Keďže sekvencie impulzov na báze tranzistorov VT2 a VT4 sú protifázové, otvárajú sa striktne striedavo, čo zaisťuje minimálny čas otvárania a zatvárania tranzistora VT3. Keď je tento tranzistor otvorený, cez vinutie I preteká lineárne sa zvyšujúci prúd a transformátor T1 akumuluje energiu a keď je zatvorený (primárnym vinutím nepreteká prúd), energia akumulovaná transformátorom sa premieňa na prúd sekundárneho vinutia III...V.
Po niekoľkých cykloch chodu generátora sa na kondenzátore C7 vytvorí napätie 8...10 V. Výstupné napätie meniča je stabilizované nastaviteľným zdrojom prúdu na tranzistoroch zostavy VT5 (ako VT5.2 je použitý). zenerova dióda). Pri kolísaní napätia v sieti alebo na záťaži sa mení napätie na vinutí II a nastaviteľný zdroj prúdu pôsobiaci na budič mení pracovný cyklus pravouhlých impulzov na báze tranzistora VT3.
Keď sa impulzný prúd cez odpor R10 zvýši nad určitú prahovú hodnotu, tranzistor VT1 sa otvorí a vybije kondenzátor C6 (ktorý slúži na zabránenie nesprávnej činnosti ochranného zariadenia pred krátkymi prúdovými rázmi, ku ktorým dochádza pri zapnutí meniča, ako aj počas spínanie tranzistora VT3). Výsledkom je, že impulzy hlavného oscilátora prestanú prichádzať na základňu tranzistora VT3 a prevodník prestane pracovať. Po odstránení preťaženia sa zariadenie opäť spustí 0,8...2 s po nabití kondenzátorov C6 a C7.
Vinutia pulzného transformátora T1 sú navinuté na polystyrénovom ráme s drôtom PEV-2-0,12 a umiestnené v pancierovom magnetickom jadre B30 z 2000NM feritu. Vinutia 1.1 a 1.2 obsahujú každé 220 otáčok, vinutia II, III, IV a V - 19, 18, 9 a 33 otáčok. Najprv sa navinie vinutie 1.2, potom vinutia I, IV, III, V a nakoniec vinutie 1.1. Medzi vinutiami II, IV, V a 1.1 sú umiestnené elektrostatické clony vo forme jednej vrstvy (približne 65 závitov) drôtu PEV-2-0.12. Pri montáži transformátora sa medzi konce strednej časti feritových pohárov vloží 0,1 mm hrubé lakované látkové tesnenie. Transformátor môže byť vyrobený aj na báze feritového (rovnakej značky) pancierového magnetického jadra B22. V tomto prípade sa používa drôt PEV-2-0.09 a počet závitov vinutia 1.1 a 1.2 sa zvýši na 230. Tranzistor KT859A je možné nahradiť KT826A, KT838A, KT846A.
Nastavenie zariadenia nie je ťažké. Nastavením jazdca trimovacieho rezistora R15 do hornej (podľa schémy) polohy zapnite konvertor do siete a pomocou tohto odporu nastavte požadované hodnoty výstupného napätia. Na zníženie rušenia v sekundárnych obvodoch s konverznou frekvenciou (20 kHz) je potrebné experimentálne zvoliť miesto pripojenia elektrostatických tienenia s jedným z vodičov primárneho okruhu, ako aj miesto pripojenia kondenzátora C8. Na tento účel stačí pripojiť jednu zo svoriek akéhokoľvek sekundárneho vinutia cez miliameter striedavého prúdu k primárnemu obvodu a určiť menované body na základe minimálnych hodnôt zariadenia.
Menič zostavený podľa opísaného zapojenia bol testovaný na napájanie záťaže s príkonom 10 W. V tejto verzii bol počet závitov vinutia 1.1 a 1.2 znížený na 120 (s magnetickým jadrom B30), kondenzátory SZ, C4 boli nahradené jednou oxidovou kapacitou 10 μF (menovité napätie 450 V), odpor rezistora R10 bol znížená na 2,7 Ohm a odpor R18 - až 330 Ohm.
Počas prevádzky motora často vznikajú nežiaduce javy, ktoré sa nazývajú „vyššie harmonické“. Negatívne ovplyvňujú káblové vedenia a napájacie zariadenia a vedú k nestabilnej prevádzke zariadenia. To má za následok neefektívne využívanie energie, rýchle starnutie izolácie a zníženie prenosových a výrobných procesov.
Na vyriešenie tohto problému je potrebné dodržať požiadavky elektromagnetickej kompatibility (EMC), ktorých realizácia zabezpečí odolnosť technických zariadení voči negatívnym vplyvom. Článok robí krátky exkurz do oblasti elektrotechniky súvisiacej s filtrovaním vstupných a výstupných signálov frekvenčného meniča (FC) a zlepšovaním výkonových charakteristík motorov.
Čo je elektromagnetický šum?
Vznikajú doslova zo všetkých kovových antén, ktoré zhromažďujú a vyžarujú dezorientujúce energetické vlny. A mobilné telefóny, prirodzene, tiež indukujú magnetoelektrické vlny, takže keď lietadlo vzlieta/pristáva, letušky sú požiadané, aby vypli zariadenie.
Hluky sa delia podľa druhu zdroja ich vzniku, spektra a charakteristických vlastností. Kvôli prítomnosti spínacích spojení vytvárajú elektrické a magnetické polia z rôznych zdrojov zbytočné potenciálne rozdiely v káblovom vedení, ktoré sa vytvárajú na užitočných vlnách.
Rušenie, ktoré sa vyskytuje v drôtoch, sa nazýva protifázový alebo spoločný režim. Posledné (tiež sa nazývajú asymetrické, pozdĺžne) sú vytvorené medzi káblom a zemou a ovplyvňujú izolačné vlastnosti kábla.
Najbežnejšími zdrojmi hluku sú indukčné zariadenia (obsahujúce cievky), ako sú indukčné motory (IM), relé, generátory atď. Hluk môže „konfliktovať“ s niektorými zariadeniami, indukovať elektrické prúdy v ich obvodoch a spôsobiť prevádzkové poruchy.
Ako súvisí hluk s frekvenčným meničom?
Meniče pre asynchrónne motory s dynamicky sa meniacimi prevádzkovými podmienkami majú síce veľa pozitívnych vlastností, ale majú množstvo nevýhod – ich použitie vedie k intenzívnemu elektromagnetickému rušeniu a rušeniu, ktoré sa tvorí v zariadeniach k nim pripojených cez sieť alebo umiestnených v blízkosti a vystavených žiareniu. Často je IM umiestnený vzdialene od meniča a je k nemu pripojený predĺženým vodičom, čo vytvára hrozivé podmienky pre zlyhanie elektromotora.
Určite sa už niekto musel potýkať s impulzmi z kódovača elektromotora na ovládači alebo s chybou pri použití dlhých vodičov - všetky tieto problémy tak či onak súvisia s kompatibilitou elektronických zariadení.
Filtre frekvenčného meniča
Na zlepšenie kvality riadenia a oslabenie negatívneho vplyvu sa používa filtračné zariadenie, čo je prvok s nelineárnou funkciou. Nastaví sa frekvenčný rozsah, za ktorým začne odozva slabnúť. Z pohľadu elektroniky sa tento termín používa pomerne často pri spracovaní signálov. Definuje obmedzujúce podmienky pre prúdové impulzy. Hlavnou funkciou frekvenčného generátora je generovať užitočné oscilácie a znižovať nežiaduce oscilácie na úroveň uvedenú v príslušných normách.
Existujú dva typy zariadení v závislosti od ich umiestnenia v obvode, ktoré sa nazývajú vstup a výstup. "Vstup" a "výstup" znamená, že filtračné zariadenia sú pripojené na vstupnú a výstupnú stranu prevodníka. Rozdiel medzi nimi je určený ich aplikáciou.
Vstupy sa používajú na zníženie šumu v káblovom napájacom vedení. Ovplyvňujú aj zariadenia pripojené k rovnakej sieti. Výstupy sú určené na potlačenie hluku pre zariadenia umiestnené v blízkosti meniča a využívajúce rovnakú zem.
Účel filtrov pre frekvenčný menič
Pri prevádzke frekvenčného meniča - asynchrónneho motora vznikajú nežiaduce vyššie harmonické, ktoré spolu s indukčnosťou vodičov vedú k oslabeniu protihlukovej odolnosti systému. V dôsledku generovania žiarenia začne elektronické zariadenie zlyhávať. Aktívne fungujúce zabezpečujú elektromagnetickú kompatibilitu. Niektoré zariadenia podliehajú zvýšeným požiadavkám na odolnosť voči hluku.
3-fázové filtre pre frekvenčné generátory umožňujú minimalizovať mieru rušenia vedením v širokom frekvenčnom rozsahu. V dôsledku toho elektrický pohon dobre zapadá do jednej siete, kde je zapojených niekoľko zariadení. EMC filtre by mali byť umiestnené v pomerne malej vzdialenosti od napájacích vstupov/výstupov frekvenčného meniča, vzhľadom na závislosť úrovne rušenia od dĺžky a spôsobu uloženia napájacieho kábla. V niektorých prípadoch sú nainštalované.
Filtre sú potrebné pre:
- odolnosť proti hluku;
- vyhladenie amplitúdového spektra na získanie čistého elektrického prúdu;
- výber frekvenčných rozsahov a obnovu dát.
Všetky modely vektorových frekvenčných meničov sú vybavené sieťovým filtrovaním. Prítomnosť filtračných zariadení poskytuje potrebnú úroveň EMC pre prevádzku systému. Vstavané zariadenie umožňuje minimálne rušenie a šum v elektronických zariadeniach, a preto spĺňa požiadavky na kompatibilitu.
Absencia filtračnej funkcie vo frekvenčnom meniči často vedie ku kumulatívnemu zahrievaniu napájacieho transformátora, zmenám impulzov a skresleniu tvaru napájacej krivky, čo spôsobuje poruchu zariadenia.
Zariadenia absolútne nevyhnutné na zabezpečenie stabilnej prevádzky zložitých elektronických zariadení. Medzi frekvenčný menič a napájaciu sieť je namontovaná vyrovnávacia pamäť na ochranu vedenia pred vyššími harmonickými. Je schopný obmedziť tieto vlnové oscilácie, ktorých frekvencia je väčšia ako 550 Hz. Keď sa výkonný systém indukčného motora zastaví, môže dôjsť k prepätiu. V tomto momente sa spustí ochrana.
Odporúča sa inštalovať na potlačenie vysokofrekvenčných harmonických a opraviť systémový koeficient. Dôležitosťou inštalácie je zníženie strát v statoroch elektromotora a nežiaduce zahrievanie agregátu.
Sieťové tlmivky majú výhody. Správne zvolená indukčnosť zariadenia vám umožňuje zabezpečiť:
- ochrana frekvenčného meniča pred napäťovými rázmi a fázovou asymetriou;
- rýchlosť rastu skratového prúdu klesá;
- životnosť kondenzátorov sa zvyšuje.
Kondenzátor si môžete predstaviť ako blokátor. Preto v závislosti od spôsobu pripojenia kondenzátora môže pôsobiť ako:
- nízkofrekvenčné, ak ho pripojíte paralelne k zdroju;
- vysoká frekvencia, ak je zapojená do série so zdrojom.
V praktických obvodoch môže byť potrebný odpor na obmedzenie toku elektrónov a dosiahnutie správneho frekvenčného obmedzenia.
2. Filtre elektromagnetického žiarenia (EMR).
Používate pri príprave čaju sitko na čaj? Používa sa na prevenciu „nechcených! prvky z prihlásenia do vášho systému. V elektrických obvodoch je veľa takýchto nežiaducich javov, ktoré sa vyskytujú na rôznych frekvenciách.
Za premenlivé zaťaženie sa považuje elektrický pohon pozostávajúci z frekvenčného meniča a elektromotora. Tieto zariadenia a indukčnosť vodičov spôsobujú vytváranie vysokofrekvenčných výkyvov napätia a v dôsledku toho elektromagnetické žiarenie z káblov, ktoré negatívne ovplyvňuje fungovanie iných zariadení.
Ide o induktor s dvoma (alebo viacerými) vinutiami, v ktorých prúdi prúd v opačných smeroch. Použitie tohto zariadenia, pozostávajúceho z tlmivky a kondenzátora, má niekoľko výhod. Je spoľahlivejší a možno ho použiť pri najnižších prevádzkových teplotách. To všetko umožňuje zvýšiť životnosť elektromotora. Nízka indukčnosť a malé rozmery sú tiež jeho kľúčovými vlastnosťami.
Aplikujte v prípadoch, keď:
- Od frekvenčného meniča k elektromotoru sú natiahnuté káble do dĺžky 15 m;
- existuje možnosť poškodenia izolácie vinutia motora v dôsledku pulzujúcich napäťových rázov;
- používajú sa staré jednotky;
- v systémoch s častým brzdením;
- agresivita prostredia.
Pri pomerne vysokých frekvenciách je pokles napätia prakticky nulový a kondenzátor sa správa ako otvorený obvod. Filtračný lis je vyrobený vo forme deliča napätia s odporom a kondenzátorom. V podstate sa používa na zníženie šírky pásma, nestabilitu a korekciu rýchlosti prebehu Uout.
Jednoducho povedané, normálne dusenie pochádza zo slova „dusiť“. A používa sa dodnes, pretože celkom presne vystihuje jeho účel. Zamyslite sa nad tým, ako sa "päsť" utiahne okolo drôtu, aby sa zabránilo náhlym zmenám prúdu.
4. Sínusové filtre
Striedavý prúd je vlna, nejaká kombinácia sínusu a kosínusu. Rôzne sínusové vlny majú rôzne frekvencie. Ak viete, ktoré frekvencie sú prítomné, ktoré je potrebné preniesť alebo odstrániť, výsledkom môže byť kombinácia „užitočných“ vĺn, teda bez šumu. To do určitej miery pomáha vyčistiť aktuálny signál. Sínusový filter je kombináciou kapacitných a indukčných prvkov.
Jedným z opatrení na zabezpečenie elektromagnetickej kompatibility je použitie sínusového prístroja, čo môže byť potrebné:
- so skupinovým pohonom s jedným meničom;
- pri prevádzke s minimom spínacích spojení s káblami (bez tienenia) elektromotora (napríklad zapojenie cez reťazovú metódu alebo nadzemné napájanie);
- na zníženie strát na dlhých kábloch.
Účelom zariadenia je zabrániť poškodeniu izolátorov vinutia elektromotora. V dôsledku takmer úplnej absorpcie vysokých impulzov nadobudne výstupné napätie sínusovú formu. Jeho správna inštalácia je dôležitým aspektom na zníženie rušenia siete a tým aj emisií. To umožňuje použitie dlhých drôtov a pomáha znižovať hladinu hluku. Nízka indukčnosť znamená aj menšie rozmery a nižšiu cenu. Zariadenia sú navrhnuté metódou filtrácie dU/dt s väčším rozdielom v hodnote prvkov.
5. Vysokofrekvenčné filtre so spoločným režimom
Ak sa skreslená napäťová sínusová vlna správa ako séria harmonických signálov pridaných k základnej frekvencii, potom filtračný obvod nechá prejsť iba základnou frekvenciou, čím blokuje zbytočné vyššie harmonické. Vstupné filtračné zariadenie je určené na potlačenie vysokofrekvenčného šumu.
Zariadenia sa líšia od zariadení diskutovaných vyššie v zložitejšom dizajne. Najdôležitejším spôsobom zníženia hluku je dodržiavanie požadovaných pravidiel uzemnenia v elektrickej skrini.
Ako vybrať správny vstupný a výstupný EMC filter
Ich charakteristické výhody spočívajú vo vysokom koeficiente absorpcie hluku. EMC sa používa v zariadeniach so spínanými zdrojmi. Stojí za to dodržiavať požiadavky pokynov pre špecifický riadiaci obvod asynchrónnych motorov. Existujú všeobecné zásady, ktoré určujú správny výber.
Upozorňujeme, že vybraný model musí spĺňať:
- parametre frekvenčného meniča a napájacej siete;
- úroveň zníženia rušenia na požadované limity;
- frekvenčné parametre elektrických obvodov a inštalácií;
- vlastnosti prevádzky elektrického zariadenia;
- možnosti elektroinštalácie modelu do riadiaceho systému a pod.
Najjednoduchší spôsob, ako zlepšiť kvalitu vašej elektrickej siete, je prijať opatrenia vo fáze návrhu. Najzaujímavejšie je, že v prípade bezdôvodného odklonu od konštrukčných rozhodnutí padá vina výlučne na plecia elektrikárov.
Správne rozhodnutie o voľbe typu frekvenčného meniča v kombinácii s vhodným filtračným zariadením predchádza vzniku väčšiny problémov pri prevádzke výkonového pohonu.
Zabezpečenie dobrej kompatibility sa dosiahne správnym výberom parametrov komponentov. Nesprávne používanie zariadení môže zvýšiť úroveň rušenia. V skutočnosti sa vstupné a výstupné filtre niekedy navzájom negatívne ovplyvňujú. To platí najmä vtedy, keď je vstupné zariadenie zabudované do frekvenčného meniča. Výber filtračného zariadenia pre konkrétny menič sa vykonáva podľa technických parametrov a lepšie na kompetentnom odporúčaní odborníka. Odborná konzultácia vám môže priniesť značné výhody, pretože drahé vybavenie sa v skutočnosti vždy spája s kvalitným, lacným analógom. Alebo nepracuje v požadovanom frekvenčnom rozsahu.
Záver
Elektromagnetické rušenie ovplyvňuje zariadenia hlavne pri vysokých frekvenciách. To znamená, že správne fungovanie systému bude dosiahnuté len vtedy, ak budú dodržané elektroinštalačné a výrobné špecifikácie, ako aj požiadavky na vysokofrekvenčné zariadenia (napr. tienenie, uzemnenie, filtrovanie).
Stojí za zmienku, že opatrenia na zvýšenie odolnosti proti hluku sú súborom opatrení. Samotné použitie filtrov problém nevyrieši. Toto je však najefektívnejší spôsob, ako odstrániť alebo výrazne znížiť škodlivé rušenie bežnej elektromagnetickej kompatibility elektronických zariadení. Netreba zabúdať ani na to, že to, či je konkrétny model vhodný na riešenie problému, sa určuje „na mieste“ alebo experimentom a testovaním.
Spínané sekundárne napájacie zdroje sú široko používané v domácich a priemyselných zariadeniach. Spínané zdroje generujú jednosmerné a striedavé napätia potrebné pre napájanie zariadení prostredníctvom kľúčovej konverzie usmerneného sieťového napätia 220 voltov a 50 hertzov.
Výhoda UPS oproti tradičnému transformátorovému napájaciemu zdroju je zabezpečená nahradením výkonového transformátora pracujúceho pri frekvencii priemyselnej siete 50 hertzov malým pulzným transformátorom pracujúcim pri 16 – 40 kHz, ako aj použitie impulzných metód na stabilizáciu sekundárnych napätí namiesto kompenzačných. To vedie k zníženiu hmotnosti a rozmerov produktu 2-3 krát a zvýšeniu Účinnosť zdroja až 80 - 90%
, čo znamená, že ďalej šetrí elektrickú energiu.
Kľúčové stupne meniča napätia sú zostavené pomocou jednocyklových a push-pull obvodov.
V starých tranzistorových televízoroch sa kvôli ich špecifickému dizajnu obvodu používali jednocyklové UPS.
Jednocyklové UPS sa používajú aj v zariadeniach s nízkym výkonom do 50 wattov a viac.
Dobrým príkladom sú rôzne nabíjačky na napájanie mobilných telefónov, notebookov a mnoho iného. Sú široko používané kvôli jednoduchej výrobe, malým rozmerom a vysokej spoľahlivosti. 
Obrázok znázorňuje dosku nabíjačky pre mobilný telefón. Premieňa striedavé napätie 110 - 220 voltov na jednosmerné napätie 5 voltov.
Zvyšovanie výkonu jednocyklových UPS sa ukazuje ako neefektívne z dôvodu zväčšenia celkových rozmerov a hmotnosti impulzného transformátora (v porovnaní s obvodom push-pull) a zvýšených požiadaviek na kľúčový tranzistor (vysoké napätie a prúd).
Push-pull UPS sa používajú pri kapacitách od niekoľkých wattov po stovky wattov
, kvôli ich jednoduchosti a nákladovej efektívnosti.
Príklad použitia push-pull prevodníka:
Úsporné žiarivky s výkonom 20 wattov.
Výkonné počítačové napájacie zdroje
Jednocyklový obvod UPS
Jednocyklový obvod UPS je menič striedavého sieťového napätia (alebo jednosmerného napätia batérie) jednej hodnoty na jednosmerné (usmernené) napätie inej hodnoty.
Generátor vysokofrekvenčného napätia s frekvenciou 20–100 kHz môže byť samobudený (samooscilátor) alebo externe budený (prídavný generátor).
Nízkoenergetické (do 10 wattov) a jednoduché UPS využívajú hlavne samobudiaci samokmitavý menič.
Pozrite si schému jednoduchého spínaného napájacieho zdroja s jedným koncom s vlastným budením. 
Jednocyklový obvod UPS pozostáva z usmerňovač(D1 – D4) s vyhladzovacím kondenzátorom C1. V ňom sa sieťové napätie 220 voltov premieňa na konštantné napätie 310 voltov. Potom pomocou generátor a impulzné napätie (tranzistor T, transformátor Tr), vznikajú pravouhlé impulzy. Zo sekundárneho vinutia prichádzajú pravouhlé impulzy usmerňovač(D6) s vyhladzovacím kondenzátorom (C5) sa získa konštantné napätie.
K samotnej konverzii napätia dochádza na feritovom transformátore. Výstupné napätie závisí od pomeru závitov v primárnom a sekundárnom vinutí transformátora.
Významnou nevýhodou obvodu jednocyklového meniča je vysoké samoindukčné napätie indukované v primárnom vinutí transformátora, ktoré 2-4 krát prevyšuje vstupné napájacie napätie Ep. V takýchto obvodoch sú potrebné tranzistory, ktoré majú maximálne napätie kolektor-emitor rovné 700-1000 voltov.
Na zníženie prepätia na tranzistorovom kolektore sa používajú rôzne metódy:
- RC obvody (C2, R3) sa zapínajú paralelne s primárnym vinutím transformátora a kondenzátorom C4 v obvode sekundárneho vinutia.
— pri použití prídavných zariadení na stabilizáciu výstupného napätia, napríklad modulácie šírky impulzov (PWM), je možné prevádzkovať jednocyklový UPS, keď sa pripojené zaťaženie mení v širokom rozsahu (od P = 0 do Pmax) s konštantné výstupné napätie.
Používajú sa aj iné technické metódy ochrany kľúčového tranzistora pred prepätím.
Výhody a nevýhody jednocyklového obvodu UPS.
Výhody:
- jeden kľúčový tranzistor v obvode,
- obvod je jednoduchší ako push-pull.
mínusy:
— k magnetizácii feritového jadra dochádza len v jednej polarite (pasívna demagnetizácia jadra), v dôsledku čoho sa magnetická indukcia jadra plne nevyužije. Feritové jadro nie je plne využité z hľadiska výkonu. V magnetickom jadre je potrebná medzera.
- pri priemernom odbere prúdu zo siete je prúd cez tranzistor n-krát väčší (v závislosti od pracovného cyklu impulzov) a preto je potrebné zvoliť tranzistor so zjavne väčším maximálnym prúdom.
- na prvkoch obvodu sa vyskytujú veľké prepätia dosahujúce 700 - 1000 voltov.
— na prvky obvodu je potrebné použiť špeciálne opatrenia na ochranu proti prepätiu.
Push-pull obvod UPS
Samogeneračný obvod UPS typu push-pull pozostáva z usmerňovača vstupného napätia AC 220 V, spúšťacieho zariadenia generátora, generátora pravouhlých impulzov a usmerňovača výstupného napätia s filtračným kondenzátorom.
Na obrázku je znázornený najjednoduchší, najbežnejší push-pull obvod samooscilačného, impulzného meniča - invertorového, polovičného mostíka.
V porovnaní s obvodom jednocyklového samooscilátora má push-pull samooscilátor zložitejší obvod.
Pridané:
— zariadenie na automatické spustenie generátora impulzov;
- ďalší kľúčový tranzistor;
— prídavný transformátor Tr1 na ovládanie kľúčových tranzistorov;
— dva polomostíkové kondenzátory (C3, C4);
— dve diódy (D5, D8) na ochranu tranzistorov pred poruchou.
Okruh push-pull UPS má oproti jednocyklovému okruhu niekoľko výhod:
— feritové jadro výstupného transformátora Tr2 pracuje s aktívnou reverzáciou magnetizácie (magnetické jadro je z hľadiska výkonu maximálne využité);
— napätie kolektor-emitor Uek na každom tranzistore nepresiahne napätie zdroja 310 voltov;
— keď sa záťažový prúd zmení z I = 0 na Imax, výstupné napätie sa mierne zmení;
— prepätia vysokého napätia v primárnom vinutí sú veľmi malé a úroveň vyžarovaného rušenia je zodpovedajúco nižšia
Napriek zvýšenej zložitosti je okruh push-pull v porovnaní s jednotaktným okruhom jednoduchší na nastavenie a obsluhu.