Tin công nghệ

BỘ LƯU ĐIỆN (UPS) LÀ GÌ?

Video Giới thiệu cơ bản về Bộ lưu điện (UPS) – YouTube

Để mọi người hiểu rõ hơn về bộ lưu điện hay còn gọi là UPS, chúng tôi Công ty TNHH công nghệ kỹ thuật Gia Phát sẽ gới thiệu một cách chi tiết về sản phẩm này để các bạn có thể biết thế nào là UPS, nó hoạt động như thế nào và dùng để làm gì?

I. BỘ LƯU ĐIỆN UPS LÀ GÌ?

UPS (Uninterruptible Power Supply) – hay còn gọi là Bộ lưu điện – là thiết bị có chức năng cung cấp nguồn điện liên tục, ổn định cho thiết bị điện khi xảy ra mất điện, sụt áp, quá áp hoặc nhiễu điện.

Nói đơn giản:
👉 UPS giúp thiết bị không bị tắt đột ngột khi mất điện và bảo vệ thiết bị khỏi các sự cố điện lưới.

🎯 MỤC ĐÍCH CHÍNH CỦA UPS

  • 🔹 Duy trì nguồn điện tạm thời khi mất điện

  • 🔹 Bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng do điện áp không ổn định

  • 🔹 Giữ an toàn dữ liệu, tránh lỗi phần mềm, hỏng hệ thống

  • 🔹 Tạo thời gian để lưu dữ liệu & tắt máy an toàn

⚙️ UPS HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

UPS sử dụng ắc quy (pin) để tích trữ điện.
Khi điện lưới bình thường → UPS cho điện đi thẳng qua tải và sạc pin.
Khi điện lưới mất hoặc bất ổn → UPS lập tức chuyển sang dùng pin, cung cấp điện liên tục cho thiết bị.

👉 Tùy từng loại UPS mà thời gian chuyển mạch và chất lượng điện ra sẽ khác nhau.

🧩 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA UPS

Một bộ UPS thông thường gồm:

  • 🔋 Ắc quy (Battery): Lưu trữ năng lượng

  • ⚡ Bộ chỉnh lưu (Rectifier): Chuyển AC → DC

  • 🔄 Bộ nghịch lưu (Inverter): Chuyển DC → AC

  • 🎛 Mạch điều khiển: Quản lý sạc, xả, bảo vệ

  • 🧯 Hệ thống bảo vệ: Chống quá tải, ngắn mạch, quá nhiệt

📌 CÁC LOẠI UPS PHỔ BIẾN HIỆN NAY

1️⃣ UPS Offline (Standby / Line-Interactive)

  • Chỉ dùng pin khi mất điện

  • Có thời gian chuyển mạch (2–10 ms)

  • Giá rẻ, hiệu suất cao

  • Phù hợp: PC, camera, modem, POS

2️⃣ UPS Online (Double Conversion)

  • Luôn chuyển đổi điện AC → DC → AC

  • Không có thời gian chuyển mạch (0 ms)

  • Điện ra ổn định tuyệt đối, sin chuẩn

  • Phù hợp: Server, Data Center, y tế, sản xuất

3️⃣ UPS Offline cải tiến (Line-Interactive)

  • Có mạch AVR ổn áp

  • Chất lượng điện tốt hơn Offline thường

  • Phù hợp văn phòng nhỏ

🔍 VAI TRÒ QUAN TRỌNG CỦA UPS

  • 🖥 Bảo vệ máy tính, server

  • 🏥 Đảm bảo an toàn cho thiết bị y tế

  • 🏭 Tránh gián đoạn dây chuyền sản xuất

  • 📡 Giữ ổn định hệ thống mạng – viễn thông

⏱ THỜI GIAN LƯU ĐIỆN CỦA UPS

Thời gian lưu điện phụ thuộc vào:

  • Công suất tải

  • Dung lượng ắc quy

  • Số lượng ắc quy

  • Hiệu suất UPS

⏳ Thường từ 5 – 30 phút, có thể nhiều giờ nếu dùng ắc quy ngoài.

📐 CÁCH CHỌN UPS PHÙ HỢP

Khi chọn UPS cần quan tâm:

  • 🔸 Tổng công suất thiết bị (W/VA)

  • 🔸 Thời gian lưu điện mong muốn

  • 🔸 Loại tải (thiết bị nhạy cảm hay không)

  • 🔸 Môi trường sử dụng

  • 🔸 Khả năng mở rộng pin

✅ KẾT LUẬN

👉 UPS là thiết bị không thể thiếu cho các hệ thống cần nguồn điện liên tục & ổn định.
👉 Chọn đúng loại UPS giúp:

  • Tăng tuổi thọ thiết bị

  • Giảm rủi ro mất dữ liệu

  • Đảm bảo vận hành an toàn, liên tục

II.  NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Trước hết, xin giải thích thêm một chút về năng lượng tích tụ trong UPS như thế nào? Bên trong UPS sẽ có các ắc quy để tích điện, nguyên lý làm việc của chúng là chuyển điện từ ắc quy (1 chiều 12V) sang thành nguồn điện xoay chiều 220V.

Tích trữ năng lượng bằng ắc quy

Như vậy, bên trong mỗi UPS đều phải có ắc quy. Ắc quy cung cấp điện một chiều thì làm thế nào để có thể biến chúng thành xoay chiều? Điều này thì chắc chỉ có ai học điện tử mới hiểu rõ được, một mạch điện nào dó biến đổi điện một chiều thành các giao động xoay chiều, và các giao động này với tần số và điện áp phù hợp với địa phương mà bạn sử dụng – tức là 220Vac 50Hz hoặc 110Vac 60Hz.

Mỗi UPS có các nguyên lý hoạt động khác nhau, có ba loại UPS được phân loại như sau:

III.  PHÂN LOẠI UPS

UPS loại phổ thông nhất được phân thành các dòng sản phẩm chính về công nghệ như sau: UPS Offline (đơn thuần), UPS với công nghệ Line-interactive, UPS Online. (Còn hai loại khác nữa là: UPS tĩnh, UPS quay thì có lẽ rằng chúng không sử dụng các nguyên lý như loại UPS phổ thông dùng trong dân dụng nên ít được nhắc tới).

1. UPS OFFLINE

Được sử dụng nhiều nhất hiện nay có lẽ là các loại UPS offline bởi giá thành của chúng rẻ.

Dưới đây là sơ đồ cơ bản về nguyên lý làm việc của UPS offline, loại thông dụng nhất trên thị trường hiện nay:

Theo sơ đồ này, ta nhận thấy rằng phương pháp làm việc của nó như sau:

ups offline

  • Nguồn điện lưới đầu vào thông qua một công tắc ngắt mạch (được ghi chữ “bypass” trong sơ đồ) đến với đường đầu ra.
  • Nguồn điện từ pin được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều theo tham số phù hợp với nguồn điện địa phương.
  • Khi mất điện lưới, hệ thống ắc quy cung cấp cho mạch điện giao động để chuyển thành dòng điện xoay chiều tiếp tục cung cấp cho thiết bị tiêu thụ.

Nhìn qua sơ đồ này chúng ta dễ nhận ra nhược điểm của loại UPS offline: Thời gian chuyển mạch từ khi sự cố điện lưới cho đến khi nguồn pin cung cấp cho thiết bị tiêu thụ. Hiểu một cách đơn giản thế này: Công tắc ngắt điện khỏi nguồn lưới để chuyển sang dùng điện từ pin phải đảm bảo khi ngắt hoàn toàn ra khỏi lưới điện mới được phép cung cấp điện từ bộ inverter (trên thực tế thì các UPS này có đến hai “công tắc chuyển mạch” kiểu như trên dược điều khiển cùng lúc – trong kỹ thuật thường gọi là “rơ le”) bởi nếu không dòng điện cung cấp từ pin sẽ phải cấp cho cả lưới điện địa phương – và cũng như máy phát điện, hệ thống sẽ hư hỏng vì quá tải.

  • Ở trạng thái lưới điện ổn định thì nguồn tiêu thụ sử dụng điện trực tiếp của lưới điện. UPS lúc này chỉ sử dụng một bộ nạp (charger) để nạp điện một cách tự động cho ắc quy mà thôi.
  • Khi điện áp lưới điện không đảm bảo (quá cao, quá thấp) hoặc mất điện thì lúc này mạch điện chuyển sang dùng điện cung cấp ra từ ắc quy và bộ inverter.

Qua nguyên lý được phân tích như trên thì ta thấy rằng thời gian cung cấp điện cho thiết bị tiêu thụ vì thế mà bị gián đoạn. Sự gián đoạn này gây ra việc cung cấp nguồn điện không ổn định cho các thiết bị

Một số máy tính bị tắt do nguồn máy tính (PSU) thuộc loại chất lượng thường hoặc công suất thấp, có khả năng tích điện tại tụ đầu nguồn đầu vào thấp so với nhu cầu công suất của các linh kiện trên máy tính, nên thời gian chuyển mạch của UPS đã gây dừng sự hoạt động của PSU.

Cũng qua sơ đồ, ta thấy rằng UPS offline không có công dụng ổn áp khi chúng sử dụng điện lưới bình thường – bởi đơn giản khi không có sự cố về lưới điện thì các thiết bị phía sau UPS đơn thuần được nối trực tiếp với lưới điện thông qua rơ le (phần bypass trong sơ đồ trên).

2. UPS LINE INTERACTIVE

line interactive

Khắc phục nhược điểm của loại UPS offline thông thường là loại UPS công nghệ Line interactive. Do sự tích cực hơn trong nguyên lý hoạt động nên chúng lại có giá thành cao hơn so với loại UPS offline (TG). Sơ đồ mạch của loại UPS này có vẻ giống như sơ đồ mạch của loại UPS offline đơn thuần phía bên trên hay không? Phần nhánh ắc quy và inverter không thay đổi, chỉ có phía bên nhánh cung cấp điện cho thiết bị tiêu thụ điện có thay đổi có một biến áp. Có nghĩa là nếu điện áp lưới điện thấp hay cao biến áp có tác dụng tự động điều chỉnh về điện áp tiêu chuẩn.

Và giờ đây thì chắc bạn hiểu được rằng điện áp xoay chiều mà ta thường dùng có thể thay đổi bởi biến áp bằng cách thay đổi số vòng dây của cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. Các biến áp tự ngẫu thường là thay đổi số vòng của cuộn dây đầu vào – tức là cuộn sơ cấp – để có thể thay đổi điện áp đầu ra.

Ở đây, theo hình ngay phía trên, ta dễ nhận thấy rằng nhánh cung cấp điện trực tiếp cho thiết bị tiêu thụ được thông qua một biến áp tự ngẫu, có các trường hợp sau:

  • Trong trường hợp điện áp cấp vào UPS bình thường, có nghĩa là chúng xấp xỉ thông số đầu ra ở lưới điện địa phương của bạn thì mạch UPS hoạt động như khung hình phía trên-bên trái. có nghĩa rằng biến áp tự ngẫu lúc này có số vòng dây sơ cấp bằng thứ cấp, do đó không có sự can thiệp nào vào điện áp đầu ra – và UPS hoạt động giống như loại UPS offline thông thường.
  • Trong trường hợp điện áp của lưới thấp hơn so với điện áp chuẩn, biến áp tự ngẫu sẽ chuyển mạch sang một nấc khác, làm cho điện áp đầu ra đảm bảo đúng thông số yêu cầu. Trong trường hợp điện áp của lưới điện cao hơn so với thông số chuẩn thì trường hợp này cũng vậy.
  • Trong trường hợp mất điện lưới UPS công nghệ Line interactive sẽ chuyển các mạch giống như loại UPS thông thường: tức là chúng ngắt nhánh đi qua biến áp tự ngẫu và chuyển sang sử dụng nhánh ắc quy với inverter.

Bạn còn thấy chúng có ổn định được điện áp hay không? Rõ ràng rằng loại UPS công nghệ line interactive này tiến bộ hơn loại UPS offline truyền thống: Chúng có thể ổn định điện áp so với việc không có một chút chức năng ổn áp nào của loại offline truyền thống như đã nói ở trên.

3. UPS ONLINE

online

Khắc phục hoàn toàn các nhược điểm trên là loại UPS online, chính vì vậy mà loại UPS này thường có giá bán cao nhất so với các loại trên.

Theo sơ đồ chúng ta thấy rằng viếc cấp điện cho thiết bị tiêu thụ là hoàn toàn liên tục khi có sự cố về lưới điện.

Hãy thử phân tích sơ đồ dưới góc độ người sử dụng như sau:

Nguồn điện lưới lúc này không cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị, mà chúng được biến đổi thành dòng điện một chiều tương ứng với điện áp của ắc quy. Ở đây trong mạch đã thể hiện sự cung cấp điện từ ắc quy và chính từ lưới điện đến bộ inverter để biến đổi thành điện áp đầu ra phù hợp với thiết bị sử dụng.

Như vậy, có thể thấy rằng trong bất kỳ sự cố nào về lưới điện thì UPS online cũng có thể cung cấp điện cho thiết bị sử dụng mà không có một thời gian trễ nào. Điều này làm cho thiết bị sử dụng rất an toàn, và ổn định.

UPS online sẽ luôn luôn ổn định điện áp đầu ra , nếu điện áp đầu vào bị biến đổi xuống mức điện áp ắc quy và chúng có công dụng như một ắc quy có dung lượng lớn vô cùng (nếu không bị sự cố lưới điện), mạch inverter [3] sẽ đóng vai trò một bộ ổn định điện áp. Vì vậy chỉ với các loại UPS online mới có công dụng ổn áp một cách triệt để.

III.  CÁC TÍNH NĂNG KHÁC CỦA UPS

UPS có thể có một số tính năng phụ như sau để giúp người sử dụng có thể an toàn hơn hoặc quản lý điện năng tốt hơn với máy tính.

Chống sét cho đường dây điện thoại hoặc đường Internet.

Bạn có thể nhìn thấy hình minh hoạ đầu tiên của một chiếc UPS có tính năng này. Ở đây bạn nhìn thấy có hai cổng vào/ra để bảo vệ chống sét gây hư hại đến máy tính của bạn: Việc sử dụng đơn giản nhất là thay vì cắm đầu kết nối vào máy tính của bạn (từ ổ cắm trên tường trong các doanh nghiệp hoặc từ modem của bạn đến) thì bạn cắm vào UPS và đầu ra theo cổng phù hợp của UPS này bạn nối vào máy tính. Tương tác với máy tính thông qua kết nối Đây là một tính năng cao cấp của các loại UPS cao cấp (Không phải mọi loại UPS đều có tính năng này).

Tự động ra lệnh tắt thiết bị trước khi UPS ngừng cung cấp điện

Tính năng này cho phép sự tương tác giữa UPS với máy tính của bạn. Bạn biết rằng mỗi một UPS chỉ có thể cung cấp năng lượng trong một thời gian nhất định. Như vậy thì nếu bạn không để ý, khi UPS hết điện sẽ làm cho máy tính của bạn bị ngắt điện và có khả năng là bạn bị mất dữ liệu. Có thể rằng điều này sẽ không xảy ra khi mà bạn đang ngồi cạnh máy tính và UPS sẽ báo động bằng còi khi trạng thái lưới điện bị mất để bạn có thể lưu và tắt máy tính.  Các hãng UPS đều có phần mềm quản trị năng lượng (dòng Online và Line Interactive) Hệ điều hành biết trước rằng UPS sắp sửa ngừng cung cấp điện cho thiết bị và lúc này hệ điều hành sẽ tự ra lệnh shutdown máy tính một cách an toàn sau khi tự động ghi lại toàn bộ thành quả đang làm việc.

Qua cổng giao tiếp với máy tính (COM, USB…) UPS có các phần mềm, các trình điều khiển đi kèm (nếu cần) để hệ điều hành có thể biết được UPS có đã đến thời gian sắp cắt điện để có thể thực hiện các công việc của nó. Các phần mềm này sẽ có các hướng dẫn đi kèm, bạn sẽ tự cài đặt, thiết lập.

Không phải loại UPS nào cũng có các hình thức thông báo trạng thái làm việc của chúng, tuy nhiên những loại UPS có chất lượng cao thì thường có tối thiểu là các đèn LED để thông báo trạng thái làm việc, trạng thái tích điện của ắc quy…

UPS hiện tại có một màn hình tinh thể lỏng nhỏ để hiển thị các thông số làm việc của chúng.

 

 

0934445888