Diferencia entre conexión en paralelo y redundancia en sistemas de conversión de potencia
El suministro eléctrico es un aspecto crítico de cualquier sistema o máquina, y garantizar una fuente de alimentación fiable es esencial para un funcionamiento ininterrumpido. Dos soluciones habituales para lograrlo son la conexión en paralelo y la redundancia en los sistemas de conversión de energía. En este artículo exploraremos las definiciones, diferencias y uso correcto de ambos tipos de sistemas.
Maximizar la potencia y minimizar el tiempo de inactividad
Cuando se trata de suministro eléctrico, dos objetivos principales son maximizar la potencia total y minimizar el tiempo de inactividad. La conexión en paralelo y la redundancia abordan estos objetivos de diferentes maneras.
La conexión en paralelo consiste en conectar dos o más fuentes de alimentación del mismo tipo en paralelo para compartir el suministro de un sistema o máquina. Al suministrar energía de forma colectiva, se puede conseguir una potencia total mayor.
Por otro lado, la redundancia en los sistemas de alimentación eléctrica aumenta la fiabilidad del sistema o la máquina mediante la instalación de fuentes de alimentación adicionales como reserva. En caso de que falle una unidad, las restantes mantienen el funcionamiento del sistema.
¿Cómo funciona la conexión en paralelo?
En una conexión en paralelo, las fuentes de alimentación trabajan juntas para proporcionar la corriente de carga que necesita el sistema o la máquina. There are two types of parallel connection for power supplies: those with load sharing and those without load sharing.
Las fuentes de alimentación sin reparto de carga no garantizan una distribución equilibrada de la corriente, lo que puede provocar la sobrecarga y el sobrecalentamiento de una fuente de alimentación. Esto puede acabar por averiar el dispositivo. Por otro lado, las fuentes de alimentación con reparto de carga garantizan una distribución equilibrada de la corriente y evitan la sobrecarga de dispositivos individuales.
El reparto de la carga puede lograrse por medios activos o pasivos. El reparto activo de la carga requiere circuitos de control conectados para sincronizar las tensiones de salida entre las fuentes de alimentación, pero este método es complejo y susceptible a las interferencias. El reparto pasivo de la carga hace que las tensiones de salida sean lo más parecidas posible, lo que permite una distribución de la corriente más equilibrada. Aunque no se consiga una distribución perfectamente equilibrada, el reparto pasivo de la carga es fiable y rentable para la mayoría de los sistemas y máquinas.
Un ejemplo es el ODX-6000 que es un inversor DC/AC de alta potencia y alta densidad que utiliza tecnología de carburo de silicio (SiC), proporcionando hasta un 94,3% de eficiencia. La unidad permite que hasta 5 unidades trabajen en paralelo, con una potencia total de salida de 30 kW. También ofrece tensión y frecuencia de salida ajustables, así como la posibilidad de arrancar motores con un arranque suave basado en la rampa de tensión/frecuencia. El ODX-6000 proporciona un alto aislamiento de entrada-salida de 3000Vrms y se puede controlar a distancia mediante RS-232.
Configurar correctamente una conexión en paralelo
Para lograr una carga equilibrada entre las fuentes de alimentación conectadas en paralelo, las tensiones de salida deben ajustarse con la mayor precisión posible al mismo valor. Se recomienda utilizar fuentes de alimentación idénticas del mismo fabricante para garantizar la fiabilidad de los ajustes y evitar problemas imprevistos durante el funcionamiento.
En este vídeo le explicamos paso a paso cómo conectar inversores en paralelo para aumentar la potencia y garantizar la redundancia de los sistema de conversión de energía. Tratamos el equipo necesario, las configuraciones de cableado y las precauciones de seguridad que hay que tomar durante el proceso de instalación. Tanto si eres un principiante como un profesional con experiencia, este vídeo te ayudará a comprender los principios que rigen las conexiones paralelas y a aplicarlos con eficacia. Visualízalo y mejora tus conocimientos sobre las conexiones en paralelo de los inversores DC/AC.
Al establecer una conexión en paralelo, es importante colocar las fuentes de alimentación una al lado de la otra en lugar de apilarlas una encima de la otra. Esto ayuda a minimizar el riesgo de sobrecalentamiento. Además, debe respetarse la separación mínima entre los dispositivos de acuerdo con los manuales de instalación.
Ventajas de la redundancia en los sistemas de alimentación eléctrica
La redundancia en las fuentes de alimentación se centra en la fiabilidad de la fuente de alimentación. Al utilizar más fuentes de alimentación de las necesarias, un sistema redundante puede seguir suministrando la carga total aunque falle una unidad. Esta alta disponibilidad es crucial para aplicaciones de misión crítica en las que los fallos de alimentación son intolerables.
En un sistema de alimentación redundante, las unidades se reparten la carga total entre sí. Si una de las unidades falla, las restantes asumen la carga. Para proteger contra la retroalimentación en una salida de alimentación cortocircuitada, se utilizan módulos de redundancia.
Los sistemas de alimentación redundantes se utilizan habitualmente en sectores como la automoción, donde las paradas de producción son costosas, y la industria alimentaria, donde los tiempos de inactividad por limpieza y mantenimiento son largos y caros.
El convertidor de conmutación de transferencia de potencia ACB-3000 de Premium PSU proporciona redundancia en los inversores de DC/AC. La redundancia se refiere a la inclusión de componentes o sistemas de reserva para garantizar un funcionamiento ininterrumpido en caso de fallo. En el caso del ACB-3000, ofrece redundancia al proporcionar protección contra fallos en una de las líneas de entrada. Esto significa que incluso si falla una línea, el convertidor puede detectar rápidamente el fallo y transferir energía a la línea de reserva en menos de 2 ms, garantizando un suministro continuo de energía a los sistemas críticos. Esta función de redundancia aumenta la fiabilidad del ACB-3000 en aplicaciones exigentes como los sectores ferroviario e industrial.
Tipos de redundancia
Hay varios tipos de sistemas redundantes entre los que elegir, incluidas las configuraciones de redundancia 1+1 y N+1.
La redundancia 1+1 requiere dos fuentes de alimentación idénticas y un módulo de redundancia. Si falla una unidad, la otra asume el 100% de la carga. Esta configuración es adecuada para aplicaciones en las que se puede tolerar el fallo de una sola unidad.
La redundancia N+1 consiste en instalar una fuente de alimentación adicional como reserva. La carga total se reparte entre las fuentes de alimentación, y si una falla, las restantes pueden seguir suministrando la carga total. Esta configuración ofrece mayor disponibilidad y MTBF (tiempo medio entre fallos). Permite realizar tareas de mantenimiento sin interrumpir la carga, ya que los módulos pueden apagarse para su mantenimiento mientras los demás siguen soportando la carga. Un ejemplo de redundancia N+1 es el módulo FDS-3K.
Otras configuraciones de SAI redundante
Aparte de la capacidad paralela y las configuraciones redundantes paralelas, hay otras opciones a considerar, como los sistemas redundantes aislados y redundantes distribuidos.
Los sistemas redundantes aislados tienen un módulo SAI principal que alimenta la carga, mientras que el módulo SAI secundario alimenta su bypass estático. Cuando se produce un fallo que hace que el SAI primario pase a bypass, el módulo secundario acepta la carga completa. Esta configuración proporciona fiabilidad adicional, pero difiere de las instalaciones N+1 redundantes en paralelo.
Los sistemas redundantes distribuidos, también conocidos como trirredundantes, suelen utilizarse en grandes centros de datos de varios megavatios. Constan de tres o más unidades SAI con alimentadores de entrada y salida independientes. Los buses de salida están conectados a la carga mediante varias unidades de distribución de energía (PDU), lo que minimiza los puntos únicos de fallo y permite el mantenimiento simultáneo. Sin embargo, esta configuración presenta retos en la gestión de la carga.
En resumen, la conexión en paralelo y la redundancia en los sistemas de conversión de potencia ofrecen diferentes soluciones para maximizar la potencia y garantizar la fiabilidad. La conexión en paralelo permite una mayor potencia total mediante la conexión de varias fuentes de alimentación, mientras que la redundancia proporciona una alta disponibilidad mediante el uso de fuentes de alimentación adicionales como reserva. Cada configuración tiene sus ventajas y es aplicable en diferentes situaciones e industrias.
En Premium PSU, somos conscientes de la importancia de una fuente de alimentación fiable en las aplicaciones industriales. Con más de 40 años de experiencia y una amplia gama de soluciones energéticas, nos comprometemos a ofrecer productos de alta calidad y diseños personalizados.
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