Kesintisiz Güç Kaynağı Tipleri 

Dinamik KGK

Dinamik KGK’lar adından da anlaşılacağı gibi herhangi bir arıza durumunda yükü hareketli parçalarla beslemesidir. Ancak uygulamalarda oldukça farklılık gösterirler. Dinamik KGK lar genelde yüksek güç uygulamalarında kullanılırlar ve bir alternatör grubu ile birlikte çalışırlar.

Özelikle, kinetik enerji depolama teknikleri açısından kendi aralarında farklılıklar gösteren Dinamik KGK lar, son dönemde yarıiletken teknolojisindeki gelişmelerin etkisiyle, kısmen statik uygulamaları da içermeye başlamışlardır. Bazı üreticiler, bu alanda da birbirlerinden farklı karma uygulama yöntemleri geliştirmişlerdir. Örneğin enerji depolama işlemi bir akü grubu aracılığıyla statik olarak sağlanırken, yüke aktarma işleminin dinamik bir alternatörle gerçekleştirildiği uygulamalar mevcuttur.

Yine farklı bir yöntem olarak; enerji depolama işleminin bir volan üzerinde dinamik olarak gerçekleştirildiği, ancak girişte ve çıkışta statik doğrultucu-evirici devrelerin kullanıldığı sistemler de, bu tür karma uygulamalara örnek gösterilebilir.

Statik KGK

Statik KGK tanımı içine giren farklı çalışma prensiplerinin tamamında, genel olarak üç ortak temel unsurdan söz etmek mümkündür. Bunlar; şebekeden sağlanan AC enerjiyi doğrultarak akü grubuna ve eviricilere aktaran doğrultucu, akü grubundan ve doğrultucudan alınan DC enerjiyi tekrar AC enerjiye evirerek yüklere aktaran evirici ve bu işlemler için gerekli DC enerjiyi depolamak için kullanılan akü grubudur.

Şebekeden çalışma anında AC-DC-AC dönüşümü yaparlar ve kesinti halinde çıkışı akü grubundan beslerler. On-Line, Line-Interactive ve Off-Line tipi statik KGK’lar mevcuttur. Off-Line tipi KGK’lar genellikle küçük güçlerde üretilirler. Çünkü şebeke kesintilerde yükü akü grubuna alması sırasında yüksek güçlerde sorunlar yaşanabilir. On-Line sistemler için böyle bir durum söz konusu değildir. Çünkü yük sürekli olarak AC-DC-AC dönüşümü yapılarak beslenmektedir. Şebeke kesintilerinde herhangi bir kesinti yoktur. Bu yüzden On-Line sistemler yüksek güçlerde sorunsuzca kullanılabilir.

Statik KGK’larda yapısal nedenlerle ortaya çıkan, şebekeye yönelik harmonik salınımlar ve giriş güç faktörüne yönelik olumsuz etkiler, yeni nesil KGK’larda azaltılmıştır. Bu amaçla, özellikle büyük güçlerdeki yeni nesil KGK’larda 12 Darbeli Doğrultucular, ve Giriş Harmonik Filtreleri ön plana çıkmış, ayrıca PFC (Power Factor Correction) devrelerinin kullanımı yaygınlaşmıştır.

Akü grubunun şarj yönetiminde ise akülere zarar vermemek için akım sınırlama, yüksek gerilim koruması, ortam sıcaklığı ve akülerin özel çalışma karakteristiklerinden faydalanılarak akülerin kullanım ömürleri arttırılabilir. Statik KGK’larda, yükleri aküler üzerinden beslemek ve bu amaçla AC çıkış gerilimi üretmek için kullanılan evirici kısmı, dinamik KGK’lardan farklı olarak, her zaman statik teknolojiye dayalıdır. Özellikle On-Line sistemlerde güncelliğini koruyan PWM (Puls Width Modulation), AC sinüs çıkış elde etmek için en yaygın yöntem olarak kullanılır.

IGBT kontrol tekniklerindeki son gelişmeler sayesinde, günümüzde %100 dengesiz yükler için çıkış faz kaymaları, gerilim değişim oranları asgariye indirgenmiş olan statik eviriciler kullanılmaya başlanmış ve bu tür ayrıntılarda avantajlı konumda olan dinamik eviricilerle rekabet edebilecek düzeyde yüksek güçlü statik KGK’lar ortaya çıkmıştır.

Statik KGK’ları oluşturan bu temel kısımlara ek olarak, diğer tüm KGK’lar için de geçerli olan, kontrol paneli ve kontrol yazılımları da, hem KGK’ların teknolojik düzeylerini ortaya koyan, hem de kullanıcıyla doğrudan ilgili olan unsurlardır. Özellikle On-Line KGK’lar açısından önemli diğer unsurlar ise; yükü şebekeye aktarmaya yarayan Statik By-Pass Anahtarı giriş, çıkış ve DC bara filtreleri olarak sıralanabilir.

Statik KGK’ları oluşturan bu temel kısımlara ek olarak, diğer tüm KGK’lar için de geçerli olan, kontrol paneli ve kontrol yazılımları da, hem KGK’ların teknolojik düzeylerini ortaya koyan, hem de kullanıcıyla doğrudan ilgili olan unsurlardır. Özellikle On-Line KGK’lar açısından önemli diğer unsurlar ise; yükü şebekeye aktarmaya yarayan Statik By-Pass birimi, giriş, çıkış ve DC bara filtreleri olarak sıralanabilir.

Statik KGK Tipleri

KGK temel olarak üç çeşide ayrılırlar.

Bunlar;

Eviricinin sürekli devrede olduğu beklemesiz olarak çalışan On-Line KGK’

Eviricinin sadece şebeke arızası durumunda yükü beslediği beklemeli olarak çalışan Stand-By (Off-Line) KGK

Şebeke etkileşimli olarak çalışan Line Interactive KGK

Stand-By (Off-Line) KGK’larda şebekede enerji bulunduğu sürece yük şebekeden beslenir, ancak evirici hazır bekletilir ve şebekede enerji kesildiği anda devreye girerek yükü beslemeye devam eder. Stand-By KGK’lar tercih edilirken şebeke kesintisi durumunda devreye girme süresi en kısa olan tercih edilmelidir. Daha çok tek kullanıcılı sistemler için uygundur.

Line Interactive KGK’larda şebeke varken evirici pasiftir ve bu durumda şebeke gerilimini regüle eden kısım ve aküler şarj birimi aktiftir. Akü grubu ve evirici kısmı, şebeke enerjisi kesildiğinde devreye girer ve aküler üzerinden yükü besler. Akülerin doldurulması şebekenin normal olduğu durumda eviricinin ters yönde işletilmesiyle sağlanır.

Şebeke hatası oluştuğunda Statik Aktarım Anahtarı açılır ve güç akışı akülerden KGK çıkışına doğru akmaya başlar. Çıkışa bağlı olan düşük anahtarlama geçişi özellikli regülasyon sistemi sayesinde gerilim düzenlemesi sağlanır ve gerçek düşük şebeke geriliminde (Brownout) de KGK’nın çalışması sağlanır. Aksi halde KGK anahtarlarının aküden çalışma durumuna geçirilir. Bu durum KGK’nın çok zayıf şebekelerde de çalışabilmesine imkan vermektedir.

On-Line KGK’larda ise şebekede enerji olsun ya da olmasın yük sürekli olarak evirici üzerinden beslenir. Şebekede enerji olduğu sürece hem aküler şarj edilir, hem de şebeke ile aynı frekansta çalışan evirici yardımıyla yük beslenir. Şebekede kesinti olması durumunda aküden aldığı enerjiyi yüke aktarır. Yükün bu biçimde beslenmesi sırasında şebekeden veya aküden besleniyor olması KGK çıkış gerilim kalitesi ve sürekliliğini değiştirmemektedir.

On-line sistemler, motor-jeneratör uygulamaları gibi dengesiz frekansın sorun olduğu alanlarda da kullanılabilir. Ayrıca aşırı yüklenme, aşırı ısı, kısa devre gibi KGK üzerinde oluşan herhangi bir arıza durumunda yük Statik Anahtarlar üzerinden kesintisiz olarak şebekeye aktarılır. En iyi çıkış On-Line sistemlerde elde edilir. Çünkü şebeke arıza durumu hariç daima AC-DC-AC dönüşümü ile yüke enerji sağlar. Çıkış bu yüzden Of-Line ve Line-Interactive sistemlerinden daha iyidir.