Batteriebetriebene unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) sind entscheidend für den Schutz empfindlicher Geräte in Rechenzentren, medizinischen Einrichtungen, Fabriken, Telekommunikationszentren und sogar in Privathaushalten vor kurzfristigen Stromspitzen und -ausfällen. Im Falle eines längeren Stromausfalls können sie kurzfristig die notwendige Elektrizität liefern, um einen vorbereiteten Ausfall zu erreichen und Datenverluste zu verhindern.
USV können im Allgemeinen als "Online" oder "Offline" klassifiziert werden. Bei der Offline-USV ist die Last direkt an das Netz angeschlossen. Wenn die Eingangsleistung ausfällt, schaltet das System auf Batteriebetrieb um - der Umschaltvorgang dauert in der Regel etwa 10 Millisekunden, was den Einsatz von Offline-USV in einigen Anwendungen einschränkt. Bei der Online-USV werden ein Wechselrichterschaltkreis und ein Batterielade- und -entladeschaltkreis zwischen der Last und dem Netz eingefügt, und der Wechselrichter bleibt unabhängig davon in Betrieb, ob die Eingangsleistung normal ist oder nicht. Daher kann die Online-USV bei einem Eingangsproblem eine unterbrechungsfreie Umschaltung vornehmen und die Last über die Batterie mit Notstrom versorgen.
Die modulare USV wird von Entwicklern und Anwendern bevorzugt, da USVs mit geringerer Leistung parallel geschaltet werden können, um einen größeren Strombedarf zu decken. Die modulare USV kann bestehende USV-Systeme schnell und einfach erweitern und Kunden bei der Einrichtung großer Systeme unterstützen.
Wie bei jedem Stromversorgungsdesign gibt es jedoch auch bei der Entwicklung einer effizienten USV Herausforderungen. Zu den wichtigsten Faktoren, die zu berücksichtigen sind, gehören Größe, Eingangs-/Ausgangsregelungsfähigkeit, Batteriemanagement und Topologie.
Die Größe ist von entscheidender Bedeutung, vor allem bei Anwendungen, bei denen Platz extrem wertvoll ist, wie z. B. in Rechenzentren. In der Vergangenheit waren Transformatoren immer eine der größten Komponenten in USVs, aber mit dem Aufkommen fortschrittlicherer Halbleitertechnologie haben Hochfrequenzschaltkreise die Transformatoren ersetzt, was Platz spart. Eine transformatorlose USV kann Hunderte von kVA an Notstromversorgung für große Rechenzentren in Schränken von Standardgröße bereitstellen.
Die Online-USV verwendet Hochfrequenz-PWM (Pulsweitenmodulation) zur Durchführung einer doppelten Umwandlung (AC-DC und dann DC-AC), die viele Probleme der Eingangsqualität lösen kann, die Offline-USV nicht bewältigen können, wie z. B. Niederspannungsüberspannung und Leitungsrauschen, und gleichzeitig den Batterieverbrauch reduziert und die Lebensdauer der Batterie verlängert.