Mất điện đột ngột không chỉ gây ra sự gián đoạn trong công việc mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro về hư hỏng thiết bị và mất mát dữ liệu. Bộ lưu điện UPS (Uninterruptible Power Supply) chính là giải pháp tối ưu giúp bạn đảm bảo sự an toàn cho các thiết bị của mình trước các tình huống mất điện đột ngột hoặc sự cố điện áp. Vậy bộ lưu điện UPS là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Bài viết này sẽ cho bạn biết đáp án!

Bộ lưu điện UPS là gì?

Bộ lưu điện UPS (Uninterruptible Power Supply) là một thiết bị lưu trữ điện có khả năng cung cấp nguồn điện dự phòng trong một khoảng thời gian ngắn khi nguồn điện chính bị mất hoặc gặp sự cố. UPS được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện tử quan trọng khỏi những rủi ro liên quan đến sự gián đoạn nguồn điện như mất điện đột ngột, sụt áp, tăng áp hoặc nhiễu điện.

UPS không chỉ giúp duy trì hoạt động của các thiết bị trong một thời gian ngắn khi mất điện, mà còn giúp bảo vệ dữ liệu và phần cứng khỏi hư hỏng do các sự cố điện năng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống máy tính, máy chủ (server), thiết bị mạng và các thiết bị điện tử khác, nơi việc mất điện có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, bao gồm mất dữ liệu, hư hại thiết bị và gián đoạn hoạt động.

Cấu tạo và cách thức hoạt động của UPS

Cấu tạo bộ lưu điện UPS là gì?

Bên trong một hệ thống lưu điện UPS toàn diện sẽ bao gồm các thành phần chính như:

Ắc quy (Battery): chịu trách nhiệm lưu trữ nguồn điện dự phòng. Bình ắc quy có thể được tích hợp trực tiếp bên trong UPS hoặc gắn ngoài, tùy thuộc vào model và công suất của thiết bị.
Bộ sạc (Charger): Được sử dụng để nạp điện trực tiếp cho bình ắc quy khi UPS được kết nối với nguồn điện lưới.
Bộ chỉnh lưu (Rectifier): Hỗ trợ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC).
Bộ nghịch lưu (Inverter): Chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC).

Bên ngoài, bộ lưu điện UPS có thiết kế đơn giản với gam màu chủ yếu là đen hoặc trắng. Hệ thống điều khiển có thể sử dụng nút bấm hoặc cảm ứng, đặc biệt nhiều mô hình UPS Online còn trang bị màn hình LCD để hiển thị các thông số như tần số, dung lượng pin, công suất tiêu thụ và nhiều thông số khác.

Cách thức hoạt động của bộ lưu điện UPS là gì?

Bộ lưu điện UPS hoạt động dựa trên nguyên tắc tích trữ điện năng trong một hoặc nhiều bình ắc quy. Sử dụng một mạch chuyển đổi điện áp một chiều từ bình ắc quy, UPS chuyển đổi năng lượng thành dòng điện xoay chiều rồi cung cấp cho thiết bị cần lưu tải với tần số và điện áp phù hợp với yêu cầu sử dụng, như 380Vac 60Hz, 220Vac 50Hz hoặc 110Vac 60Hz.

Quy trình kích hoạt UPS có thể được hiểu một cách đơn giản như sau:

Khi điện lưới tồn tại, bộ lưu điện sẽ tích điện vào ắc quy.
Trong trường hợp có sự cố điện lưới, dòng điện một chiều từ ắc quy được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều để cấp cho thiết bị điện.
Khi điện lưới ổn định trở lại, dòng điện xoay chiều đi qua UPS sẽ được điều chỉnh trở lại thành dòng điện một chiều để tiếp tục quá trình tích điện cho lần sử dụng tiếp theo.

Các chế độ hoạt động của UPS

Chế độ Inverter

Bộ lưu điện khi đang ở chế độ Inverter sẽ sử dụng nguồn điện trực tiếp từ lưới điện. Thông qua bộ lọc, nó điều chỉnh dòng điện xoay chiều AC thành dòng điện một chiều DC trước khi đưa vào bo mạch công suất IGBT. Khi dòng điện DC đạt độ ổn định, nó sẽ được đảo ngược thành AC xoay chiều để cấp điện cho tải.

Chế độ ắc quy

Biết rõ các cơ chế của bộ lưu điện UPS là gì, hãy nhớ chế độ ắc quy phổ biến trong các dòng UPS hiện nay do mang lại sự thuận tiện khi có sự cố trong nguồn lưới điện. Bộ lưu điện sẽ chuyển mạch ngay lập tức, trong khoảng thời gian 0ms, sang chế độ hoạt động với ắc quy và trở thành nguồn cung cấp cho bộ lưu điện. Nguồn DC từ ắc quy sẽ được chuyển đổi thành nguồn AC xoay chiều để cấp cho tải thông qua bộ IGBT.

Chế độ ECO

Ở chế độ này, UPS vẫn sử dụng nguồn điện lưới để sạc ắc quy. Đồng thời, nó mở đường tránh và kích hoạt Inverter để cung cấp điện cho tải với hiệu suất cao nhất.

Chế độ Bypass

Chế độ này hoạt động mạnh mẽ ngay cả khi nguồn lưới vẫn còn tồn tại. Trong trường hợp bộ biến áp gặp sự cố và không hoạt động được, UPS sẽ lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện để cung cấp cho tải thông qua bộ tránh tĩnh. Ngay cả khi hệ thống hoạt động bình thường, bộ tránh tĩnh sẽ được ưu tiên sử dụng để giảm thiểu rủi ro gián đoạn và bảo vệ dữ liệu, với thời gian chuyển đổi xấp xỉ 0ms.

Các UPS phổ biến nhất hiện nay

Biết bộ lưu điện UPS là gì, ta thấy dựa trên công nghệ, bộ lưu điện UPS hiện tại được chia thành hai loại chính, đó là UPS Online và UPS Offline. Bộ lưu điện Online sử dụng công nghệ chuyển đổi kép trực tuyến (Online Double Conversion) để cung cấp dòng điện dạng sóng sine chuẩn, trong khi đó, bộ lưu điện Offline cung cấp những dòng điện dạng sóng sine mô phỏng.

Ngoài ra, dòng UPS Offline còn được chia thành hai nhánh: Offline tiêu chuẩn và Offline cải tiến sử dụng công nghệ Line Interactive.

Bộ lưu điện Offline tiêu chuẩn

Bộ lưu điện UPS Offline tiêu chuẩn là loại thiết bị lưu trữ điện năng được sử dụng rộng rãi do giá thành hợp lý. UPS Offline giúp bảo vệ thiết bị và hệ thống điện khỏi 3 sự cố chính: mất điện, tăng áp và giảm áp ngay lập tức trong khoảng thời gian ngắn.

UPS Offline hoạt động dựa trên nguyên tắc dòng điện đi từ nguồn lưới, đi qua công tắc chuyển mạch trước khi cấp điện cho tải. Lúc này, bộ lưu điện đảm nhận vai trò như bộ sạc để nạp điện cho bình ắc quy. Do đó, khi có sự cố trên mạng lưới (điện áp quá thấp hoặc quá cao, mất điện), UPS sẽ tự động chuyển đổi và sử dụng nguồn điện từ ắc quy để đảm bảo các thiết bị khác tiếp tục hoạt động bình thường.

Hiểu rõ bộ lưu điện UPS là gì, đừng quên các UPS Offline tiêu chuẩn không hỗ trợ chức năng ổn áp. Bộ lưu điện Offline thường được ứng dụng cho các thiết bị điện đơn giản, có công suất nhỏ, ít phụ thuộc vào sự ổn định của lưới điện, như máy tính cá nhân, thang máy cứu hộ, cửa cuốn và hệ thống quản lý bãi đỗ xe tự động.

Bộ lưu điện Offline cải tiến sử dụng công nghệ Line Interactive

Để vượt qua hạn chế của UPS Offline tiêu chuẩn, đặc biệt là thiếu chức năng ổn áp khi có chập chờn trong nguồn điện lưới, bộ lưu điện Offline với công nghệ Line Interactive đã xuất hiện. Nguyên tắc hoạt động của nó tương tự như dòng UPS Offline tiêu chuẩn, nhưng có thêm một mạch ổn áp để điều chỉnh điện áp đầu ra, đảm bảo rằng nó luôn duy trì ổn định khi cấp điện cho thiết bị tải.

Trong trường hợp điện áp nguồn lưới vượt quá mức cao hoặc thấp, mạch ổn áp của công nghệ Line Interactive sẽ tự động chuyển sang một cấp khác để điều chỉnh điện áp đầu ra sao cho nó đáp ứng đúng tải theo yêu cầu. Điều này làm cho nó rất thích hợp trong các khu vực mà nguồn điện thường xuyên chập chờn.

Bộ lưu điện Online

Tìm hiểu về phân loại bộ lưu điện UPS là gì, ta biết được để khắc phục toàn bộ những hạn chế của cả hai dòng UPS Offline về độ trễ, ổn định cũng như an toàn cho các thiết bị điện, bộ lưu điện UPS Online được tạo ra với công nghệ Online Double Conversion, trong đó dòng điện được chuyển từ AC sang DC rồi quay lại từ DC sang AC.

Công nghệ này loại bỏ mọi lo ngại về sự cố trên lưới điện, điện áp đầu vào được điều chỉnh một cách chính xác để phù hợp với yêu cầu của thiết bị tải và năng lượng được lưu trữ vào ắc quy, đảm bảo điện áp đầu ra luôn ổn định và an toàn đối với thiết bị tải cần được duy trì.

Bộ lưu điện UPS Online thường được thiết kế để tương ứng với thiết bị điện có công suất lớn. Cung cấp nhiều tùy chọn mở rộng thời gian lưu điện thông qua ắc quy gắn trong hoặc gắn ngoài.

Chúng có khả năng hỗ trợ không chỉ các thiết bị có tính chất tải thuần trở như thiết bị văn phòng và máy tính, mà còn dành cho các hệ thống quy mô lớn như máy chủ, trung tâm dữ liệu, máy chủ, hệ thống điều khiển và thậm chí các thiết bị tải động cơ như quạt, máy bơm, thiết bị y khoa, ATM,…

Lợi ích của bộ lưu điện UPS là gì?

Cung cấp nguồn điện ngay lập tức khi lưới điện gặp sự cố

Khác biệt với nguồn phụ, hệ thống điện khẩn cấp hoặc máy phát điện, bộ lưu điện UPS độc đáo ở chỗ có khả năng cung cấp điện ngay lập tức thông qua ắc quy hoặc bánh đà cho các thiết bị khi nguồn điện lưới bị gián đoạn đột ngột. Điều này đảm bảo việc duy trì nguồn điện liên tục trong những tình huống khẩn cấp.

Bảo vệ an toàn cho các thiết bị điện

Sử dụng bộ lưu điện đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện tử khi lưới điện bị tắt đột ngột, nhờ vào các công nghệ tiên tiến như ổn áp, chống xung, ổn tần, lọc nhiễu. Những tính năng này giúp các thiết bị điện hoạt động một cách trơn tru, thậm chí khi nguồn điện chập chờn, không ổn định. Nhờ đó, nguồn điện đầu vào luôn duy trì ổn định, giúp tăng tuổi thọ và ngăn chặn các sự cố như chập điện, cháy nổ.

Hiểu rõ bộ lưu điện UPS là gì, hãy nhớ rằng mặt dù việc trang bị bộ lưu điện UPS chỉ có thể cung cấp thời gian tải điện tương đối ngắn (có thể chỉ là vài phút) nhưng nhiêu đó là đủ để khởi động nguồn phụ hoặc an toàn tắt các thiết bị điện.

Tạo ra nguồn điện sạch

Các bộ lưu điện UPS hiện nay đều được trang bị tính năng tự động điều chỉnh điện áp (AVR) để duy trì dòng điện 220v/50Hz, giúp bảo vệ hệ thống điện: chống nhiễu, lọc xung, chống sét lan truyền,… cho các thiết bị điện gia dụng, sản xuất.

Trong quá trình hoạt động sản xuất, việc sử dụng bộ lưu điện UPS giúp công nghệ máy móc và thiết bị trong doanh nghiệp hoạt động một cách an toàn và ổn định trong khoảng thời gian ngắn khi lưới điện gặp sự cố. Điều này đủ để thực hiện sao lưu dữ liệu trên máy tính, giảm bớt trục trặc trong sản xuất, thiệt hại như mất dữ liệu và giảm chi phí đắt đỏ để khởi động lại máy móc và dây chuyền.

Tiết kiệm chi phí và chống sét

Tìm hiểu về bộ lưu điện UPS là gì, ta thấy nhờ cung cấp nguồn điện sạch và ổn định, các thiết bị điện trong các khu công nghiệp, công ty, cơ quan và thậm chí trong các hộ gia đình cũng được nâng cao tuổi thọ, từ đó giảm chi phí sửa chữa và thay mới. Hơn nữa, khả năng chống sét hiệu quả của bộ lưu điện trong mùa mưa bão và sấm sét giúp giảm lo lắng về việc sét đánh làm hỏng các thiết bị điện hoặc gây ra cháy nổ.

Ứng dụng của bộ lưu điện UPS

Bộ lưu điện UPS được sử dụng nhiều trong khai thác mỏ, hàng không vũ trụ, công nghiệp, truyền thông, quốc phòng, bệnh viện thiết bị đầu cuối kinh doanh máy tính, máy chủ mạng, thiết bị mạng, thiết bị lưu trữ dữ liệu.

Hệ thống chiếu sáng khẩn cấp đường sắt, vận chuyển, giao thông vận tải, nhà máy điện, trạm biến áp, nhà máy điện hạt nhân, hệ thống báo động an toàn cháy nổ, hệ thống liên lạc không dây, tổng đài điều khiển theo chương trình, thông tin di động, thiết bị chuyển đổi năng lượng lưu trữ năng lượng mặt trời, thiết bị điều khiển và hệ thống bảo vệ khẩn cấp, máy tính cá nhân,… cũng cần bộ lưu điện UPS.

Hướng dẫn lựa chọn UPS phù hợp

Biết bộ lưu điện UPS là gì, để chọn bộ lưu điện phù hợp nhu cầu sử dụng, bạn cần lưu ý các yếu tố sau:

Công suất

Công suất UPS là thông số quan trọng nhất cần quan tâm khi lựa chọn UPS. Công suất UPS phải phù hợp với nhu cầu sử dụng của các thiết bị điện tử được kết nối. Để tính toán công suất UPS cần thiết, bạn có thể sử dụng công thức sau:

Công suất UPS cần thiết = Tổng công suất của các thiết bị điện tử được kết nối * 1,25

Ví dụ, bạn có một máy tính để bàn với công suất tiêu thụ là 500W, một màn hình máy tính với công suất tiêu thụ là 200W và một máy in với công suất tiêu thụ là 100W. Tổng công suất của các thiết bị này là 800W. Do đó, công suất bộ lưu điện máy tính cần thiết là 800W * 1,25 = 1000W.

Thời gian chạy

Tìm hiểu bộ lưu điện dùng được bao lâu là rất quan trọng. Thời gian chạy của UPS là khoảng thời gian UPS có thể cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị điện tử khi nguồn điện lưới bị mất.

Thời gian chạy của UPS phụ thuộc vào công suất UPS và công suất tiêu thụ của các thiết bị điện tử được kết nối. Nếu bạn cần UPS cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị điện tử trong một thời gian dài, bạn cần chọn UPS có công suất lớn và thời gian chạy dài.

Các tính năng

UPS có thể có các tính năng bổ sung như ổn định điện áp, chống sét lan truyền,… Bạn cần cân nhắc nhu cầu sử dụng của mình để lựa chọn UPS có các tính năng phù hợp.

Thương hiệu

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều thương hiệu UPS khác nhau. Biết bộ lưu điện UPS là gì, bạn nên lựa chọn UPS của các thương hiệu uy tín để đảm bảo chất lượng và độ bền của sản phẩm. Dưới đây là một số thương hiệu UPS uy tín:

APC
CyberPower
Toshiba
Emerson
Eaton

Dựa trên nhu cầu sử dụng, bạn có thể lựa chọn UPS theo các loại sau:

Bộ lưu điện gia đình: UPS cho hộ gia đình thường có công suất nhỏ, từ 1000VA đến 3000VA. UPS cho hộ gia đình thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử quan trọng như máy tính, máy in, tủ lạnh,…
Bộ lưu điện cho văn phòng: UPS cho văn phòng thường có công suất lớn hơn, từ 3000VA đến 10000VA. UPS cho văn phòng thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử quan trọng như máy tính, máy in, máy photocopy,…
Bộ lưu điện cho trung tâm dữ liệu: UPS cho trung tâm dữ liệu (datacenter) thường có công suất rất lớn, từ 10000VA trở lên. UPS cho trung tâm dữ liệu thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử quan trọng như máy chủ, thiết bị lưu trữ dữ liệu,…
Bộ lưu điện cho các thiết bị y tế: UPS cho các thiết bị y tế thường có các tính năng đặc biệt để đáp ứng nhu cầu sử dụng của các thiết bị y tế.
Bộ lưu điện cho các thiết bị công nghiệp: UPS cho các thiết bị công nghiệp thường có các tính năng đặc biệt để đáp ứng nhu cầu sử dụng của các thiết bị công nghiệp.

Lưu ý khi sử dụng bộ lưu điện UPS là gì?

Địa điểm lắp đặt: Chọn vị trí khô ráo, thoáng đãng để tránh tác động của ánh nắng mặt trời và đảm bảo chất lượng, tính an toàn và độ bền của bộ lưu điện.
Vệ sinh định kỳ: Thực hiện vệ sinh định kỳ, lau chùi bộ lưu điện để ngăn chặn bụi bẩn tích tụ, đảm bảo chất lượng hoạt động.
Xả điện đều đặn: Thực hiện xả điện đều đặn, khoảng 2 tháng 1 lần nếu sử dụng ít. Xả điện đến mức khoảng 10%, sau đó nạp lại từ đầu.
Kiểm tra ắc quy thường xuyên: Thực hiện kiểm tra định kỳ tình trạng của ắc quy để tránh sự cố khi cần sử dụng.
Tắt khi không sử dụng: Tắt thiết bị khi không sử dụng và tránh việc cắm sạc thường xuyên để bảo vệ tuổi thọ của mạch điện và ắc quy.
Chọn công suất hợp lý: Lựa chọn bộ lưu điện có công suất nhỏ hơn tổng công suất của các thiết bị ngoại vi để tránh quá tải, giảm rủi ro hỏng hóc.
Sạc đầy ắc quy trước: Luôn đảm bảo sạc đầy ắc quy trước sử dụng và tránh để ắc quy hết sạch pin trong quá trình vận hành để tối ưu hóa tuổi thọ của thiết bị.

Lời kết

Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về bộ lưu điện UPS là gì, cấu tạo, cách thức hoạt động, lợi ích, ứng dụng cũng như cách chọn mua UPS. Hy vọng sau khi xem bài viết, các bạn đã hiểu được tầm quan trọng của UPS cũng như biết cách lựa chọn bộ lưu điện UPS phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.

Nếu còn bất kỳ thắc mắc gì, hãy để lại bình luận. Tiếp tục theo dõi Website hoặc Fanpage của chúng tôi để cập nhật thêm nhiều kiến thức công nghệ mới nhé!

Kiến Thức

Bộ Lưu Điện UPS Là Gì? Những Ứng Dụng Của Bộ Lưu Điện UPS