무정전전원장치(Uniterruptible Power System)는 일반 한전전원 또는 예비전원을 사용할 시 전압변동, 주파수변동, 순간정전
등으로 인한 전원이상을 방지하고 부하장비에 항상 일정하고 안정된 전원을 공급해주는 장치로서 data center, 전산실, 은행,
증권금융사의 COMPUTER, 병원, 통신, 방송, NETWORK, 개인 및 전산정보처리를 위한 COMPUTER 에 사용되는 장비이다.
무정전전원장치의 구성은 정류부, 인버터부 및 밧데리 충전부로 이루워 지며 정류부는 입력 교류전원을 직류전원으로 변환하여
주고, 인버터부는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 정전 시 무순단으로 전원을 공급함으로서 데이터 손실을 방지하는 장치이다.


 ●  2-1. 변압기 비장착 UPS
변압기를 내장하는 형태의 이중변환방식, ON-LINE UPS”는 지난 70여 년 동안 사용되어왔고, 지금도 광범위하게 생산되고 있으며, 특히 고 용량 UPS에 많이 사용되고 있다.
그러나 최근 수년 전부터 전력용 반도체소자의 획기적인 개발로, 이제 UPS산업은 최대 250KVA용량까지의 단독 UPS나 각개 UPS모듈에 변압기 비장착형 방식을 채택한 신기술로 바뀌어가고 있습니다.
설명하고자 하는 이 샘플은 단상 UPS 기준이지만, 3상 UPS도 같은 원리이다.
  

  


 ●  3-1. ON-LINE
정상적인 교류입력전원을 공급받아 내장된 BATTERY 충전 및 인버터를 상시 동작시켜서 비상시에 무순단으로 전력을 공급하는 방식 주로 중대형 UPS에 적용되며 대형 전산실, 공장 자동화의 전원공급등 양질의 전원이 필요한 경우 및 정 주파수가 필요한 장비에
사용 되며 3KVA이상의 용량에는 주로 ON-LINE이 적용된다.
- 장단점
  1) 정전 시 무순단으로 안정적인 전원 공급
  2) AVR기능에 의해 양질의 일정한 전원 공급
  3) 입력의 SURGE 및 NOISE등을 차단
  4) 출력단락(SHORT), 과부하(OVER LOAD)등에 대한
    보호회 가 내장
  5) 출력전압을 일정범위 내에서 조정가능
  6) 효율이 OFF-LINE 보다 낮음으로 전력소모가 많음
  7) 외형 및 중량이 큼
  8) 가격이 비싼편 임

 ●  3-2. OFF-LINE 방식
평상시 교류입력전원을 사용하다가 정전되거나 입력전원이 허용치보다
낮을 경우에 인버터를 구동하는 방식으로 주로 용량이 작은 UPS에 사용되는 방식이다.
- 장단점
  1) 입력전원 정상시에는 효율이 높아 전력소모량이 적음
  2) 회로 구성이 간단하여 내구성이 높으므로 잔 고장이 작음
  3) ON-LINE에 비해 가격이 저렴
  4) 소형화 가능
  5) 평상시 NOISE발생이 적음
  6) 정전 시 무순단 절체 시간이 약간 느릴 수 있으나        사용상 문제는 없음
  7) 입력전원과의 동기차이로 정밀 급 부하공급 곤란
  8) 입력전원 변화에 따라 안정된 출력전원 공급 곤란

 ●  3-2. LINE INTERACTIVE
평상시 전원이 정상적인 경우에 출력전압을 일정하게 유지하도록 자동전압조정기능을
내장하여 ON-LINE과 OFF-LINE 방식을 혼용 하여 주로 소 용량의 UPS에 사용되고 있는 방식이다.
- 장단점
  1) 입력전원 정상시에는 효율이 높아 전력소모량이 적음
  2) 회로 구성이 간단하여 내구성이 높으므로 잔 고장이 작음
  3) ON-LINE에 비해 가격이 저렴
  4) 소형화 가능
  5) 평상시 NOISE발생이 적음
  6) 정전 시 무순단 절체 시간이 약간 느릴 수 있으나        사용상 문제는 없음
  7) 입력전원과의 동기차이로 정밀 급 부하공급 곤란
  8) 입력전원 변화에 따라 안정된 출력전원 공급 곤란


일반적으로 UPS 용량(CAPACITY)을 계산하는데 있어서 부하 총량에 역율0.8로 나누고 여유 율을 반영하여 UPS용량을 결정한다.

여유 율은 사용환경에 따라 다를 수 있으나 통상 다음과 같이 반영할 수 있다.
- 비상용 전등사용경우 약 1.3, 전산시스템 사용의 경우 약1.5, 공장자동화인 경우 약1.6, 무인장비 사용의 경우 1.5.
 - 예를 들어보면:
Leaner computer부하: PC 350W 5대, MONITOR 200W 5대, LASER PRINTER 1000W 1대
총 부하량 3,750W/0.8(역율)=4,687VA X 1.5(여유율)=7,031VA
따라서 ups용량은 7Kva or 8Kva가 적정한 수준으로 볼 수 있음.


UPS는 용량과 용도에 따라 정전보상시간 및 BATTERY용량선택 달라지기
때문에 다음과 같이 정리된 UPS용량/정전보상시간/BATTERY사양을 참고하여 결정 할 수 있다.


 ●  6-1. UPS 구성 요소 별
1) 인버터(INVERTER)부 : 직류전원을 교류전원으로 변화하는
     과정부분 BATTERY의 직류전원을 반도체 소자(IGBT, Transistor, FET등의 소자)로 변환하여 교류전원으로 만든다.
2) 컨버터(CONVERTER)부 : 1)항과 반대로 교류전원을 직류전원으로 변환하는
     과정부분 입력 전원의 교류를 반도체(SCR, Diode)로 정류하여 BATTERY를 충전하는 동시에 인버터부에 전원을 공급한다.
3) 절체 스위치(STATIC SWITCH)부 : 상용전원or BYPASS
    전원에서 인버터로 전환하는 과정에서 출력의 끊어짐이 없도록 하기 위해 반도체를 SWITCH로 사용한다.

4) 동기 절체 : 인버터의 고장이나 임의 조작에 의해 입력전원으로 절체하는
    경우에서 동기(위상차)를 맞추어야만 절체용 반도체 및 부하에 무리가 가지 않으며 절체를 할 수가 있다.
    절체시간이 짧은 전원장치가 좋으며 일반적인 절체시간은 4msec(0.004초),2msec 무순단 이다.


 ●  6-2. 전기적 요소별
1) 용량표기- KVA : 무정전전원장치의 용량표기는 주로 피상전력이라는" KVA " 라고 표기하며
    이는 순수한 출력전류와 전압을 곱하는 방법이다. 일반적으로 통용하는 " KW " 는 유효전력을 표시하며 이는 피상전력에
    역율을 곱한 것으로 출력의 부하성분에 따라 다르기 때문에 주로 " KVA " 로 표시한다.
2) 전압안정도 : 출력의 최고 부하와 무 부하시의 전압 차를 말하며 수치가 적을수록 좋은 장비로 볼 수 있다.
3) 파형왜율 : 출력 정현파의 찌그러짐을 표시하며 적은 수치가 좋은 파형이다. 보통 5%, 3%가 있다.

4) 과도 응답 전압 : 부하에 따라 출력전압의 출렁임을 말하며 이수치가 작을수록 좋은 장비이다.
    일반적으로 0∼50% 부하시 8%, 5% 등이며 부하를 50% 순간적으로 투입했을 때 변화한 전압비를 말한다.

5) 과도 응답 속도 : 부하에 따라 출력전압의 출렁임의 시간을 말하며 이 수치가 작을수록 좋은 장비다.
     일반적으로 50, 80, 100, 200msec이며 순간적인 부하 변동 시 정격전압으로의 회복시간을 말한다.

6) 효율 : 입력전력(KW)과 출력전력(KW)의 백 분율 한 값으로 수치가 높을수록 좋은 장비이다.
    일반적으로 75% ∼ 90%이며 이보다 낮으면 좋은 장비라 할 수 없다. 용량이 커질수록 효율은 크다.
    구분은 종합효율(Converter+Inverter)과 인버터 효율이며 이의 차이를 잘 확인 해야 한다.

7) 소음 : 일반적으로 장비의 전방 1.5m, 상부 1.5m에서 측정하며 보통 45dB∼65dB(데시벨)이다.
     소음이 낮을수록 좋은 장비이다.
     " FAN 정지 시 40dB"등으로 표시하는 경우도 있으며 이는 방열용 FAN의 동작소음이 크기 때문에 별 의미 없는 표시이다.

8) 과 부하 내량 : 이는 제용량의 몇 %를 견디는지의 수치이다. 일반적으로 " 120%의 5분 " 등으로 표시하고 제 용량의
    120%에서 5분을 견딜 수 있는 제품이라는 것이며 이 항목은 부하의 종류에 따라 선택해야 하는 것으로 중요한 내용이다.

9) 온도 상승 시험 : 장비의 온도상승시험을 하는 것으로 일반적으로 약 8시간 정격부하를 걸어서 시험한다.
     측정부위가 주로 MAIN TRANS, 반도체, 주요 소자등이며 온도기록계로 측정하고 UPS 의 신뢰도를 확인할 수 있는
    가장 객관적인 판단의 시험이다. 표기는 degree로 표기하며 이는 주위온도를 추가하지 않은 온도 상승을 나타낸다.


 ●  7-1. 교류전원을 무순단(끊어짐이 없는)으로 사용하고자 하는 경우
  (1)  전산시스템을 사용하고자 할 때 : 전산기기의 순간적인 정전이나 입력전원의 정전시에 자료를 보호하기 위함이다.
  (2)  공장자동화 시스템에 사용할 때 : 순간적인 정전에 막대한 손실을 입는 회사나 공장등
 ●  7-2. 입력전원의 장해로 인해 직접적인 전원사용이 어려운 경우
  (1) 입전되는 전원자체가 불안정한 회사나 공장 : 낙뢰나 기타 전원에 불안정한 장비의 사용으로 전원환경이 열악한 상태
  (2) 주위에 노이즈 발생이 많은 장비를 사용하는 회사나 공장
  (3) 전력의 사용량이 많은 전기설비를 가동하다가 공장 휴식(점심시간, 저녁시간 야간등)으로 인해 전압이
       갑자기 급 상승하는 회사나 공장
 ●  7-3. 교류전원에서 정확한 주파수를 사용하는 경우에 정전압정주파수(CVCF)장비를 사용한다.
  (1) 50HZ나 60HZ를 사용하여 제어나 시간을 필요로 하는 장비나 계측기가 있다.
 ●  7-4. 교류입력이 없는 곳이나 상태에서 사용하고자 하는 경우
  (1) 이동하면서 교류전원을 사용하는 경우 : 이동 새마을 금고-차량을 이용하여 현금 입출금을 전산장비로 처리한다.
        전산장비 전원공급용
  (2) 장시간(8시간 이상)동안 입력이 없는 상태에서 교류전원을 사용하는 경우: 은행등 장시간동안 전기가 입전이 되지
       않은 상태에서도 비상전원을 필요로 하는 경우가 있다. (365일 코너 : 현금인출기)