UPS e generatori dovrebbero essere i migliori amici, collaborando senza problemi per migliorare la resilienza del sito. Spesso questo potrebbe non essere il caso, a causa di incomprensioni reciproche e mancanza di informazioni. Questo articolo è una guida completa e una base di conoscenza essenziale sulle prestazioni in ingresso dell'UPS e sul suo impatto sul funzionamento dei generatori.

Nel funzionamento reale, ogni volta che si verifica un'interruzione di rete, l'alimentazione viene commutata tra la rete in ingresso e un gruppo elettrogeno diesel, o gruppo elettrogeno. Il passaggio è break-before-make e di solito viene eseguito in pochi secondi. Il sistema UPS a valle passa all'alimentazione a batteria durante l'intero scambio, mentre il suo convertitore di ingresso, o raddrizzatore, è spento per mancanza di alimentazione in ingresso. Quando l'alimentazione viene stabilita dal generatore diesel, il raddrizzatore esegue un avviamento e il funzionamento dell'UPS viene ripristinato alla normale doppia conversione. Durante questa fase cruciale è della massima importanza che UPS e gruppo elettrogeno funzionino come un orologio, per evitare che il passaggio sia compromesso da una scarsa interazione.

Dal punto di vista del gruppo elettrogeno, un sistema UPS è un carico, che assorbe sia potenza attiva che reattiva, a seconda della modalità di funzionamento dell'UPS. Gli UPS aggiornati che funzionano in doppia conversione VFI assorbono il 99% di potenza reale "pulita", ovvero un UPS moderno è praticamente visto come un carico resistivo lineare dall'alimentazione a monte. Questo semplifica molto la progettazione e le prestazioni dell'impianto elettrico.

Nel funzionamento in bypass il carico viene alimentato attraverso la linea di bypass dell'UPS dall'alimentazione a monte, che non può quindi beneficiare dell'azione filtrante dell'UPS. In questa condizione un gruppo elettrogeno si interfaccerebbe direttamente con il fattore di potenza del carico, la distorsione armonica e gli step di carico.
A carico leggero, tipicamente inferiore al 10% della potenza nominale nominale, oa vuoto, un UPS presenta un fattore di potenza in ingresso prevalentemente capacitivo e una reiezione alla distorsione armonica leggermente superiore in percentuale della potenza totale assorbita. Inoltre, il transitorio di avviamento del raddrizzatore è un gradino di carico per l'alimentazione a monte.

Sebbene le suddette condizioni non influiscano affatto sulla potenza di rete “infinita”, per quanto riguarda un gruppo elettrogeno, tali casi devono essere attentamente valutati.
Come regola generale, la potenza nominale continua di un gruppo elettrogeno non deve essere inferiore a 1,5 volte la
potenza nominale dell'UPS. Il fattore di sovradimensionamento tiene conto dell'efficienza dell'UPS, in genere 96%, del fattore di potenza dell'UPS, in genere 0,99, della distorsione armonica in ingresso, in genere del 3% e aggiunge un margine di sicurezza dell'alimentazione per evitare che i gradini di carico inneschino una risposta non stabile nella tensione di uscita del gruppo elettrogeno. Come accennato in precedenza, tuttavia, è necessario considerare altri parametri per garantire il corretto funzionamento durante il funzionamento transitorio o senza carico.
Gli UPS moderni non presentano picchi di corrente di spunto all'avvio. Aumentano gradualmente fino alla potenza di uscita richiesta in base a un tempo di "ingresso" regolabile. Questa è la cosiddetta funzione “soft-start”, che può prevedere anche un avvio ritardato secondo un tempo di “hold-off” impostabile. L'impostazione di un tempo di attesa è utile quando più unità UPS si avviano in parallelo, in modo che il carico totale dell'UPS venga applicato gradualmente al gruppo elettrogeno.

D'altra parte, il tempo di accesso si riferisce a quanto sarà ripida la rampa di avvio graduale. Più breve è l'impostazione, più ripida sarà la rampa. È importante notare che durante il tempo combinato di attesa e ingresso, il raddrizzatore non è completamente alimentato per alimentare il carico, quindi le batterie di accumulo potrebbero essere ancora parzialmente scariche.

Inoltre, potrebbe essere presente l'inibizione della carica della batteria per assistere il gruppo elettrogeno nel graduale aumento del carico. Tra gli altri fattori, i passaggi senza problemi si riducono quindi alla corretta gestione delle impostazioni di fine autonomia della batteria e di avvio graduale dell'UPS. Quest'ultimo è strettamente correlato alle specifiche prestazioni di uscita del gruppo elettrogeno.

Troppa PAC ti fermerà

I condensatori di ingresso utilizzati a scopo di filtraggio fanno sì che la pura potenza apparente fluisca tra l'alimentazione e l'UPS. Tale potenza è indicata come potenza principale o capacitiva. I gruppi elettrogeni possono gestire una quantità limitata di potenza primaria pura, in quanto interferisce con il circuito di eccitazione nel generatore CA, provocando oscillazioni di tensione e l'arresto del gruppo elettrogeno. I grafici dell'area operativa sicura mostrano l'intervallo del fattore di potenza del carico consentito dei gruppi elettrogeni per un funzionamento stabile e il limite di potenza principale pura è in genere il 20% della potenza nominale dei gruppi elettrogeni.

Area operativa sicura del generatore diesel. Il normale funzionamento è mostrato in verde. In zona gialla l'operazione è ancora possibile, a titolo provvisorio. Non è consentito operare in zona rossa. Durante l'avviamento dell'UPS, i generatori devono fornire pura potenza primaria e il punto di lavoro è proprio sull'asse orizzontale sinistro. Il limite massimo di potenza primaria pura è tipicamente 0,2 della potenza nominale del gruppo elettrogeno.

Un sistema UPS che si riavvia dopo un'interruzione di rete mostra pura potenza capacitiva in ingresso. Nonostante il suo piccolo contributo rispetto alla potenza nominale dell'UPS, in questo momento il filtro di ingresso non è bilanciato da alcuna potenza reale. E' necessario attendere il completamento dell'avviamento del raddrizzatore. Questo problema è amplificato quando le stringhe di UPS in parallelo devono essere alimentate da stringhe di gruppi elettrogeni in parallelo. A causa dell'avvio sequenziale intrinseco dei generatori, il primissimo ad attivarsi alimenta l'intera potenza capacitiva della stringa UPS. Questo potrebbe eccedere la capacità del gruppo elettrogeno, precludendo così un passaggio riuscito.

Diverse tecniche possono essere messe in atto per mitigare il problema, come l'installazione di banchi di resistori per compensare, tra gli altri. Gli UPS all'avanguardia hanno ridotto la quantità di potenza capacitiva in ingresso, implementando le tecnologie di filtraggio elettronico dei raddrizzatori. Possono anche offrire una gestione dell'alimentazione capacitiva in ingresso adattiva, per aiutare a progettare infrastrutture elettriche più resilienti.