هر یوپی اس دارای اجزای متفاوتی می باشد. با توجه به انواع دستگاهها، ممکن است یک یا چند هستیم در آنها به کار رفته باشد
یکسوساز (Rectifier) :
در ورودی دستگاه قرار دارد و وظیفه آن تبدیل ولتاژ AC به DC می باشد در مدلهای مختلف دارای انواع متفاوتی می باشد :
۱- یکسو ساز بدون کنترل : در این سیستم از دیود بعنوان عنصر یکسوساز استفاده می شود لذا ولتاژ خروجی تابعی از مقدار حداکثر ولتاژ ورودی آن میباشد. این نوع Rectifier در مقابل تغییرات ولتاژ بسیار پایدار می باشد ولی میزان هارمونیک جریان ورودی آن بسیار بالا بوده و و در توان های بالا توصیه نمی شود.
۲- یکیو ساز نیمه کنترل: المان اصلی مورد استفاده Thyristor بوده که از نظار قدرت و بایداری معادل دیود بوده ولی میتوان زمان روشن سازی آن را کنترل کرد. تا حدود زیادی پایداری ولتاژ DC در آنها زیاد است و سیستم کنترلی ساده ای دارند با استفاده از تکنیک افزایش پالس می توان میزان هارمونیک ورودی را نیز کنترل کرد.
۳- یکسوساز تمام کنترل: در این گروه از IGBT به عنوان عنصر اصلی یکسوسازی در مدار استفاده می شود لذا کنترل پذیری آن بسیار بالا بوده و می توان شکل موج جریان ورودی را نیز کاملاً در اختیار گرفت. سیستم کنترلی آن بسیار پیچیده بوده و در صورتیکه به دقت طراحی شود در مقابل نوسانات نیز بسیار پایدار می باشد. میزان هارمونیک ورودی آن بصورت مستقل طبق استاندارد IEC زیر میزان مجاز بوده لذا در توان های بالا به راحتی مورد استفاده قرار می گیرد .
در دستگاه های سه فاز صنعتی از مدلهای یکسوساز IGBT یا المان Thyristor استفاده میشود و این بخش در واقع وظیفه شارژ باتری ها را نیز بعهده دارد.
۴- یکسو سازهای ترکیبی : در این نوع از یکسو سازها از ترکیب عناصر بدون کنترل یا نیمه کنترل مثل Diode یا Thyristor با عناصر سوییچینگ تمام کنترل مثل IGBT و Mosfet استفاده میشود. به این ترتیب علاوه بر دستیابی به حدود بالای ولتاژ DC میتوان روی هارمونیک جریان ورودی سیستم نیز کنترل داشت. از این سیستم در دستگاه های کوچک و متوسط تا حداکثر توان 40KW می توان بهره برد. میزان هارمونیک این سیستم ها با افزایش میزان مصرف بهبود پیدا می کند.
Inverter :
اصلی ترین بخش هر یو پی اس قسمت مبدل ولتاژ DC به AC می باشد که در قسمت خروجی قرار گرفته و مصرف کننده ، ولتاژ خود را از این قسمت دریافت می کند. لذا کیفیت ولتاژ خروجی دستگاه و نیز تکنولوژی به کار رفته در آن ، توسط قسمت اینورتر کاملاً قابل مشاهده می باشد. در دستگاه های Offline و Line Inter Active از سوییچ های Mosfet در اینورتر بهره گرفته می شود ولی در ستگاههای online فقط از IGBT در اینورتر استفاده می شود. با توجه به الگوی کاری اینورترها و تکنولوژی حال حاضر در طراحی ها سطح ولتاژ DC تحویل شده به اینورترها برای ساخت هر نیم سیکل ولتاژ AC باید بین ۳۶۰ تا ۴۲۰ ولت باشد و در صورت تامین این ولتاژ DC ولتاژ خروجی سینوسی با مقدار مؤثر 220 ولت تأمین خواهد شد و در غیر اینصورت باید با استفاده از ترانس و یا فیلتر مناسب به این ولتاژ در خروجی دست پیدا کرد.
یکی از ویژگی های اصلی INV سرعت روشن و خاموش شدن سوییچ های LGBT می باشد. این سرعت بصورت تعداد هر فرمان در ثانیه بصورت فرکانس INV مشخص می شود. به طور مثال اگر فرکانس اینورتر 5KHZ باشد بدین معنی است که سوییچ های آن ۵۰۰۰ بار در یک ثانیه خاموش و روشن میشوند. این پارامتر بعنوان شاخص فرکانس کاری UPS شناخته میشود. اگر این مقدار حدود 5KHZ باشد ، یویی اس Low frequency یا TB خواهد بود و اگر این فرکانس حدود 12KHZ یا بالاتر باشد دستگاه بعنوان High frequency یا TL شناخته خواهد شد.
شارژ:
وظیفه شارژ باتریها را در زمان وجود برق بر عهده خواهد داشت.
مهمترین پارامترهای شارژر میزان جریان شارژ ، نوع عملکرد شارژ و شکل ولتاژ خروجی می باشد. جریان شارژ از ابتدای شروع شارژ به حالت حداکثر خود می رسد و کاهش می یابد ، مقدار حداکثر جریان شارژ طبق کاتالوگ کمپانی سازنده باتری ارایه می شود ولی بصورت عمومی حداکثر جریان شارژ باید از نظر عددی ۱۰ درصد میزان Ah باتری باشد تا باتری طی مدت زمان ۸ تا 10 ساعت به ۹۲ درصد شارژ کامل خود برسد. نوع عملکرد شارژر و روش های شارژ بصورت زیر است:
Temp Control
float
Boost
Initial
معمول ترین روش برای شارژ باتری های SLA استفاده از شارژ شناور یا Float می باشد.
ولتاژ خروجی شارژر باید DC باشد و ripple خروجی آن کمتر از ۳ درصد طراحی شود. در بیان سیستم کنترلی شارژر برای حفظ طول عمر باتری ها ، اصطلاحاتی مثل ABM ، SBM یا IBM به کار می روند که همگی اشاره به سیستم کنترل هوشمند جریان شارژ ،برای افزایش طول عمر باتری ها دارند.
باید دانست در دستگاه های صنعتی و سه فاز شارژر مجزا وجود ندارد و از خروجی DC رکتیفایر برای شارژ باتری ها استفاده میشود. در این گونه دستگاه ها با کاهش میزان مصرف کننده ها به قدرت شارژر افزوده می شود.
Booster :
همانطور که در مبحث اینورتر اشاره شد میزان ولتاژ DC مورد نیاز برای اینورتر حدود 400 ولت DC میباشد ولی در دستگاه های کوچک آنلاین که تعداد باتری محدودی دارند، برای اتصال باتریها به اینورتر باید از یک مدار تقویت ولتاژ استفاده کرد که Booster نام دارد. مدارات Booster دارای دو نوع آرایش هستند یکی آرایش Chopper مستقیم با استفاده از IGBT و دیگری استفاده از مدارات دو تبدیلی
DC/AC-AC/DC که روش دو تبدیلی در توان های زیر 6 متداول میباشد و روش مستقیم نیز حداکثر تا توان 30KW مورد استفاده قرار می گیرد و برای توان های بالاتراز با اضافه کردن تعداد باتری ها ، ولتاژ DC
مورد نیاز تأمین می شود.
فیلتر (Filter):
مجموعه ای از عناصر Passive شامل self و خازن که جهت کاهش میزان نویز و هارمونیک خطوط مورد استفاده قرارمی گیرند. در یوپی اس از EMI – filter استفاده می شود که مخفف. Electromagnetic Interference می باشد و از تداخلات الکترو مغناطیسی ناشی از سوییچینگ جلوگیری می کند. هر فیلتر دارای یک فرکانس مرکزی تضعیف می باشد که بیشترین میزان تضعیف را در آن فرکانس دارد. هسته اصلی یک فیلتر یک سلف تزویج شده است که روی سیم های فاز و نول مشترکا قرار می گیرد فیلترها دارای آرایش های 3stage, 2 Stage, 1stage یا بالا تر هستند که می توانند در چندین فرکانس عمل کنند. همچنین فیلترها دارای الگوهای تک فاز و سه فاز می باشند.
نمایشگر :
نمایشگرها و ظیفه نمایش وضعیت کلی دستگاه و خطاها را بر عهده دارند. نمایشگرها امروزه به صورت ترکیبی از LCD و LED هستند و بعلاوه از یک بوق برای آلارم صوتی بهره می برند. هر نمایشگر دارای یک پردازنده می باشد که به صورت پیش فرض اطلاعات ساده ای را نمایش می دهد. در صورت نیاز میتوان با استفاده از یک پردازنده دیگر و یک سیستم کنترلی ثانویه از نمایشگر بصورت ترکیبی بهره برد. نمایشگر اطلاعاتی از قبیل پارامترهای ولتاژی، جریانی ، فرکانسی و حرارتی را نشان می دهد و کلیدهایی جهت انجام بعضی کنترل ها روی آن تعبیه شده است.
مهمترین عامل در کاهش طول عمر LCD حرارت محیطی می باشد بطوریکه حتی اگر دستگاه خاموش باشد باید دمای نگهداری آن زیر ۳۵ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود.
سیستم کنترلی :
مهمترین قسمت طراحی یک یوپی اس تعیین نحوه کنترل اجزای آن و طراحی سیستم کنترلی میباشد سیستم کنترلی به عنوان مغز سیستم ، وظیفه نظارت بر عملکرد کل یوپی اس را بر عهده دارد. در صورتیکه سیستم کنترل کننده دستگاه به درستی طراحی شود طول عمر دستگاه بسیار طولانی بوده و از بروز خطاهای احتمالی جلوگیری خواهد شد. هر چقدر مدارات کنترلی یک دستگاه دقیق تر و تفکیک شده تر باشد می توان پی برد که تکنولوژی و کار کرد دستگاه در طولانی مدت قابل اطمینان تر است.
به طور مثال یک دستگاه یوپی اس فوق صنعتی سه فاز دارای ۳ پردازنده مرکزی برای بخشهای مختلف خود می باشد که وظیفه اختصاصی کنترل همان بخش را بر عهده دارد. نوع پردازنده های دستگاه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در حال حاضر در دستگاههای مختلف از سه نوع پردازنده استفاده می شود:
پردازنده DSP
پردازنده PIC
پردازنده AVR
پردازنده ها از نظر فرکانس عملکرد که بیان کننده سرعت پردازنده میباشند و نیز نحوه برقراری ارتباط آنها با سخت افزارهای پیرامون و نوع محیط کاربری دارای ویژگی های خاص هستند. در گروه ذکر شده پردازنده های DSP جدید ترین نوع پردازنده هستند که از نظر تئوری سرعتشان ۴۰۰ برابر بیشتر از پردازنده های قبل از خود می باشد. از طرفی روی پایه های خروجی و ورودی این پردازنده گروه های عملیاتی خاص با کاربری خاص آماده سازی شده تا به راحتی سیستم های فیزیکی را کنترل کنند. به طور مثال یک پردازنده ۳۲ بیتی DSP ساخت TI دارای ۲ پایه خروجی PWM جهت کنترل سیستم های شبیه سازی و کنترل موتور می باشد که در انواع دستگاه های سانتریفیوژ استفاده می شود.
یک میکرو کنترلر DSP به راحتی میتواند در محیط های الکترو مغناطیسی آلوده به راحتی کار کند. بعلاوه به دلیل سرعت بالای خود به هر گونه مورد خطای احتمالی واکنش سریع نشان داده و پایداری سیستم را تضمین میکند
درگاه های ارتباطی :
هر یو پی اس برای ارتباط با اپراتور و دنیای خارج دارای درگاه های ارتباطی متفاوتی می باشد معمولترین پروتکل های ارتباملی از طریق پورت سریال، عبارتند از RS486 – RS485 – RS232 بعلاوه بعضی از دستگاههای صنعتی با استفاده از IR – Interface قادر به جابجایی اطلاعات در محیط های پُر نویز می باشند. برای کنترل و مانیتورینگ دستگاه می توان از مبدل های تحت شبکه استفاده کرد. یکی از این مبدل ها کارت ارتباطی SNMP می باشد. این لفظ مخفف پروتکل Simple Network Management Protocol می باشد که اطلاعات دستگاه را از طریق ارتباط با شبکه LAN به نقاط دور منتقل می کند.