Instrumentacion y control

Sistemas de alimentación redundantes para aplicaciones donde fallos de alimentación son inaceptables
La necesidad de sistemas capaces de tolerar fallos sin interrumpir el servicio ha crecido de forma exponencial con el rápido desarrollo de sistemas electrónicos en aplicaciones como procesamiento de datos, telecomunicaciones, transportes, servicios financieros, etc. Muchos de estos sistemasfuncionan en línea y en tiempo real afectando en muchos casos a la seguridad. Nuestra mayor dependencia de estos sistemas hace que no podamos permitir fallos en los sistemas de alimentación. Con independencia de la fiabilidad de un sistema, si no hay potencia eléctrica el sistema no funcionará. En caso de fallo de potencia el haber diseñado un sistema redundante N+1 con posibilidad de reemplazarmódulos en caliente “hot swap” puede evitar la interrupción de nuestro proceso. Antes de abordar el diseño de un sistema redundante N+1 fiable, debemos dar respuesta a una serie de cuestiones críticas: - ¿Cuánta potencia necesito? - ¿Necesito conectar módulos de potencia en paralelo? - ¿Cómo haré que estos módulos compartan corriente? - ¿Cómo detectaré fallos del sistema? De forma adicional,alguna terminología básica como la diferencia entre diodos OR-ing, aislamiento, bloqueo o diodos de dirección pueden llevar a confusiones. En todos los sistemas eléctricos y electrónicos un punto vital es la necesidad de convertir potencia, típicamente corriente alterna, en corriente continua aislada, regulada y acondicionada a bajos niveles de tensión. La redundancia N+1 asegurará la continuidaddel sistema mediante el uso de una conversión de potencia que pueda tolerar el fallo de un componente sin afectar al funcionamiento integral del sistema. Una extensión sería un sistema redundante N+2 que permitiría el fallo de dos componente. Relacionado con la redundancia está el concepto de “Hot Swap” que consiste en la capacidad de poder sustituir el componente averiado sin afectaral funcionamiento integral del sistema. ¿Cuánta potencia? Para evaluar cuanta potencia es necesaria en un sistema redundante N+1, primero es necesario establecer la potencia requerida por la carga. Entonces determinar el mínimo número de módulos de potencia necesarios. Si añadimos un modulo al número mínimo obtendremos un sistema N+1. Si son dos módulos los añadidos será N+2 y así sucesivamente.Por ejemplo, si necesitamos alimentar un sistema de 48 V cuya carga requiere al menos de 2 A, se podrían utilizar dos módulos de 48 V/2 A en paralelo para obtener un sistema redundante N+1. Si usáramos tres módulos de 48 V/2ª en paralelo, la redundancia sería N+2. En este caso el sistema toleraría el fallo de dos de los módulos sin afectar al funcionamiento integral. ¿Es necesariocompartir/ecualizar corriente? Un ejemplo de sistema redundante simple consistiría en tres módulos de 1 A conectados en paralelo para alimentar una carga de 2 A. Si no se implementa la función de compartir corriente, la naturaleza de las fuentes de tensión dicta que el módulo con mayor tensión proporcionará toda la corriente a la carga, hasta que alcance su límite de corriente. En ese momento comenzaría a actuarcomo un estabilizador de corriente y su tensión caería hasta el nivel del segundo módulo con tensión más alta, asumiendo éste la función de estabilizador de tensión, de nuevo hasta que alcance su límite de corriente. Al final la unidad con menor tensión acabará controlando la tensión y proporcionando la corriente restante. El principal inconveniente de este método es que los módulos proporcionancorriente de forma no-ecualizada lo que aumenta el riesgo de fallos. Para evitarlo, las fuentes actuales diseñadas para redundancia N+1 deben incorporar circuitos que fuercen a los módulos a proporcionar corriente de forma ecualizada. Las ventajas son la operación a más bajas temperaturas, reducción de fallos y mejora de los tiempos de respuesta ¿Como funciona la compartición de corriente activa?...