Topologi UPS

Topologi UPS

Pekik Argo Dahono

Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung

1. Pendahuluan

Dari waktu ke waktu, perusahaan listrik (PT. PLN) terus berusaha memperbaiki tingkat mutu pelayanannya. Akan tetapi walaupun demikian, perusahaan listrik tidak mungkin bisa menjamin bahwa gangguan atau pemadaman tidak akan terjadi. Gangguan petir, pohon, burung, penuaan, dan banyak ganguan lain menyebabkan susah sekali menghindari terjadinya gangguan pada penyediaan listrik. Oleh sebab itu, konsumen yang memerlukan catu daya yang andal dan berkwalitas selalu memasang diesel genset dan UPS (Uninterruptible Power Supply). Tingkat mutu pelayanan yang dibutuhkan oleh masing-masing pelanggan berbeda. Untuk memenuhi kebutuhan itu, pabrikan UPS telah menciptakan bermacam topologi UPS sehingga konsumen bisa memilih UPS yang sesuai.

Tulisan ini akan mencoba membahas bermacam UPS yang ada di pasaran. Tulisan ini hanya membahas UPS statis, yaitu UPS berbasis elektronika daya. UPS berbasis motor-generator (UPS dinamik) tidak dibahas dalam tulisan ini. Pembahasan hanya menekankan topologinya, tidak pada detil teknologi setiap komponen UPS. Ada empat macam topologi UPS yang dibahas, yaitu:

  1. UPS standby (off-line)
  2. UPS paralel
  3. UPS on-line (double conversion)
  4. Unified power conditioner (UPS delta)

 

2. UPS standby

UPS standby banyak sekali dipake untuk ukuran kecil (sampai 2 kVA) dan biasa dipakai untuk memasok sebuah PC. Topologi UPS ini diperlihatkan di Gambar 1. Pada saat sumber listriknya normal, aliran daya mengalir dari sumber menuju beban melalui filter dan saklar transfer. Jika sumber listrik mengalami gangguan atau pemadaman maka saklar transfer akan pindah ke posisi inverter sehingga beban mendapatkan daya dari batere melalui inverter. Jika menggunakan saklar semikonduktor, proses pindah dari posisi normal ke posisi inverter hanya memerlukan waktu beberapa milidetik. Untuk komputer, kehilangan daya selama beberapa milidetik tidak menjadi masalah karena pada komputer terdapat kapasitor yang cukup besar dengan kandungan energi yang memadai.

 

Gb. 1. UPS standby

Pada keadaan normal, inverter dalam posisi ON (standby) tetapi tidak menyalurkan daya. Pada keadaan normal daya mengalir langsung dari sumber menuju beban. Oleh sebab itu, sistem ini mempunyai efisiensi yang tinggi. Kelemahan dari sistem ini adalah adanya pemutusan daya saat saklar transfer pindah dari posisi normal ke posisi inverter. Kelemahan lain, pada keadaan normal beban dipasok secara langsung dari sumber. Oleh sebab itu, segalam macam gangguan dari sisi sumber bisa mencapai beban dengan mudah. Untuk mengatasi masalah itu, kita harus memasang tapis dan sistem proteksi yang sesuai di sisi sumber.

3. UPS Paralel

Skema UPS paralel diperlihatkan di Gambar 2. UPS ini biasa dipakai untuk memasok suatu kantor atau pusat komputer kecil. UPS ini biasa dipakai untuk daya sampai 10 kVA. Pada sistem ini, inverter selalu terhubung paralel dengan beban. Inverter bisa berfungsi sebagai charger maupun inverter biasa.

Gb. 2. UPS paralel

Pada keadaan normal, saklar transfer menutup dan daya mengalir dari sumber menuju beban secara langsung. Jika sumber mengalami pemutusan atau gangguan, saklar transfer membuka dan beban dipasok oleh batere melalui inverter. Seperti halnya UPS standby, UPS paralel mempunyai efisiensi yang tinggi karena pada keadaan normal daya mengalir secara langsung menuju beban. Berbeda dengan UPS standby, pada UPS paralel tidak ada pemutusan daya saat sumbernya terganggu. Sama seperti UPS standby, pada keadaan normal maka gangguan dari sisi sumber bisa langsung mencapai beban.

4. UPS ON-LINE

Skema UPS on-line diperlihatkan di Gambar 3. UPS ini umum dipakai untuk daya di atas 10 kVA. Pada keadaan normal, daya mengalir dari sumber menuju beban melalui penyearah dan inverter. Artinya daya dikonversikan dari bentuk AC menjadi DC oleh penyearah dan dikonversikan lagi menjadi AC oleh inverter. Karena adanya dua kali konversi daya maka UPS ini juga sering disebut UPS double conversion.

Gb. 3. UPS on-line

Saat terjadi gangguan, kebutuhan daya beban dipasok oleh batere melalui inverter. Pada sistem ini, biasanya terdapat saklar bypass yang akan menutup saat UPS terganggu, beban lebih, atau kehabisan baterai. Dengan menggunakan UPS on-line, beban tidak pernah mengalami pemutusan daya.

Daya selalu mengalir melalui inverter baik pada saat sumbernya normal maupun gangguan. Pada keadaan normal, daya harus dikonversikan dua kali. Akibatnya, efisiensi sistem ini lebih rendah dibanding UPS off-line maupun paralel. Karena daya selalu dikonversikan dua kali, beban benar-benar terlindung dari gangguan yang berasal dari sumber.

5. Unified Power Conditioner (UPC)

Skema Unified Power Conditioner diperlihatkan di Gambar 4. Sistem ini biasa dipakai sebagai UPS untuk daya yang besar di atas 10 kVA. Sistem ini juga sering disebut sebagai UPS delta. Seperti terlihat di Gambar 4, terdapat dua buah inverter pada sistem ini. Satu inverter terhubung seri dan satu inverter lagi terhubung paralel dengan beban.

Pada keadaan normal, kebutuhan daya beban dipasok secara langsung oleh beban. Inverter seri akan bertugas untuk menambah atau mengurangi tegangan sumber sehingga tegangan yang dirasakan beban tetap. Inverter paralel bisa dioperasikan sebagai tapis daya aktif sehingga arus yang mengalir di sisi sumber mempunyai bentuk sinusoidal dengan faktor-daya satu. Selain sebagai tapis daya aktif, inverter paralel juga bisa berfungsi sebagai battery charger.

Gb. 4. Unified power conditioner

Pada saat sumber mengalami gangguan, kebutuhan daya beban dipasok oleh baterai melalui inverter paralel. Sama seperti UPS on-line maupun paralel, tidak ada pemutusan daya saat sumbernya mengalami pemutusan. Berbeda dengan UPS on-line, pada keadaan normal hampir tidak ada daya yang mengalir melalui inverter. Artinya, efisiensi UPC akan lebih tinggi dibanding UPS on-line. Dari sisi pengendalian, jelas bahwa UPC memerlukan pengendalian yang lebih kompleks dibanding UPS on-line.

6. Perbandingan

Kita tidak bisa mengatakan mana yang terbaik, semuanya tergantung pada kebutuhannya. Tabel 1 mencoba membandingkan untung rugi dari masing-masing topologi. Berdasarkan perbandingan ini, diharapkan pembaca bisa secara cerdas menentukan topologi UPS yang sesuai dengan keperluannya. Bagaimanapun juga, sistem on-line telah banyak mengalami kemajuan. UPS on-line telah tersedia dalam bentuk modular sehingga meningkatkan fleksibilitasnya.

Tabel 1. Perbandingan UPS

Daya (kVA)

Harga

Efisiensi

UPS standby

0.1 – 1

Murah

Sangat tinggi

UPS paralel

0.5 – 10

Medium

Sangat tinggi

UPS on-line

5-5000

Mahal

Rendah

UPC

5 – 5000

Mahal

Tinggi

About angin165

Pria, Indonesia, muda, lajang, belum mapan.
This entry was posted in Application. Bookmark the permalink.

3 Responses to Topologi UPS

  1. Thar_us says:

    Terima kasih pak. Perbandingan ini yang banyak dibutuhkan informasinya. Masih banyak yang asal install aja UPS tanpa tahu peruntukannya buat apa. Tapi ternyata tiba-tiba kurang pas. Mantaps

  2. fahmi_mochamad says:

    Terima kasih penjelasannya pak…

  3. arhrevun says:

    keren Pak terimakasih

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s