D.- El Inversor.-
El Inversor se representa por un bloque donde le entra corriente directa y sale corriente alterna:
En el Tutorial de Sistemas de Fuerza Ininterrumpible ya se había mostrado la forma en que se logra la conversión de corriente directa a corriente Alterna mediante el “switcheo” de 4 transistores en configuración tipo Puente Inversor. La forma de Onda que se utiliza en UPS del tipo Off-Line es la Cuasi senoidal y es de la siguiente forma:
La Forma de Onda Cuasi senoidal es la de color Negro y antepusimos una Senoidal para que se pueda comparar ambas ondas. Esta forma de Onda es recomendada para Equipo electrónico y de cómputo, aunque si el equipo es muy delicado, por ejemplo para equipos PLC se recomienda que la forma de onda del inversor sea Senoidal
Como este tipo de UPS es económico, se utiliza siempre la Forma de Onda Cuasi senoidal.
Recordando el diagrama del Inversor, Para generar el semiciclo positivo de la onda, se tiene que mandar encender el transistor Q1 y Q4, después hay un tiempo en que no hay voltaje (aprox. 4 mseg.) Y en este caso los 4 transistores se encuentran apagados. Después generamos el semiciclo negativo encendiendo los transistores Q2 y Q3 y otra vez requerimos apagarlos para obtener un tiempo de voltaje cero.
Si generamos el semiciclo positivo durante 4 mseg después 4 mseg de voltaje cero, después 4 mseg de voltaje negativo y finalmente 4 mseg de voltaje cero; esta es la descripción de un ciclo en una forma de onda a 60 Hz. Para obtener un voltaje de 120 volts del inversor, basta con alimentar la onda obtenida a un transformador elevador (en el diagrama se representa solo el primario de dicho transformador).
El voltaje de pico de la señal obtenida deberá ser de 120 volts por 1.41 que es la raíz cuadrada del número dos. Es decir que para obtener 120 volts a la salida el pico de la señal obtenida deberá ser de +/- 170 volts.
En equipos más sofisticados, se regula el voltaje del inversor, ya que el voltaje puede variar al estar bajando el voltaje de la batería y esto se logra aumentando un poco el ancho de los pulsos de voltaje y disminuyendo de la misma manera el ancho de los pulsos de voltaje cero para conservar el mismo tiempo de 16.6 mseg por cada ciclo a 60 Hz. Hay además otros diseños más sencillos de inversor donde se utilizan tan solo dos transistores incorporando un transformador:
En el diagrama, si encendemos FET1, se hace pasar corriente en un sentido en el primario del transformador, y si encendemos FET2, hacemos pasar la corriente en el sentido contrario. De esta manera se consigue obtener la corriente alterna en el secundario del transformador y con sólo dos transistores.
Para este tipo de equipos, el inversor generalmente incorpora Mosfets, ya que son más eficientes, es decir que producen menos calor. Si se necesita obtener más potencia de un Inversor, es práctica muy común que cada Mosfet en realidad consista de dos, tres, o hasta 10 o más mosfets en paralelo para poder manejar más corriente.
El Inversor lo podemos identificar en un UPS porque consiste de varios transistores ó mosfets montados con su disipador de calor de grandes dimensiones, ya que el Inversor es el elemento que genera más calor en el UPS. En ocasiones se incorpora un ventilador para ayudar al enfriamiento del Inversor.
D.- El Interruptor de Transferencia.-
Cuando hay un corte de energía ó el voltaje es muy alto o muy bajo a niveles inadecuados para seguir operando la carga, requerimos desconectar el voltaje de Entrada que en este momento va hacia la carga y ahora requerimos encender el Inversor y rápidamente conmutar el voltaje del Inversor a la carga.
Esto tiene que ser muy rápido para que la carga no se dé cuenta que el voltaje se interrumpió, esta es la función del interruptor de transferencia que generalmente es un relevador; el tiempo de transferencia típicamente es de 4 mseg.
Pero en ocasiones dependiendo del fabricante puede ser hasta de 10 mseg.; Estos valores de tiempo de transferencia se consideran adecuados para la mayoría de las cargas electrónicas. Sin embargo, hay cargas muy delicadas que aun un tiempo tan corto de interrupción puede hacer que operen incorrectamente, por lo que este tipo de UPS no es adecuado para este tipo de cargas.
Tut_TopologiasUPS2-inversor.asp
