Une Alimentation Sans Interruption (ASI) On Line, souvent appelée onduleur, est un dispositif essentiel pour garantir une alimentation électrique continue et stable, même en cas de perturbation ou de coupure de courant. La technologie On Line est la plus perfectionnée en matière d’onduleur, plus performante que la technologie Line Interractive et Off Line. Elle fonctionne sur le principe de la double conversion, combinant un redresseur et un onduleur. Le terme d’onduleur désigne bien ici le composant électronique responsable d’une des deux conversions. Explorons en détail le trajet du courant électrique à travers ses composants et comment chaque étape contribue à cette transformation.
Schéma d'une ASI On Line
1. Entrée en courant alternatif et redressement
L’ASI commence par recevoir du courant alternatif (CA) depuis le réseau principal. La première étape consiste à convertir ce courant alternatif en courant continu (CC) à l’aide d’un redresseur.
Propriétés du courant à l’entrée :
- Tension et fréquence variables en cas de perturbations réseau.
- Forme d’onde non idéale pouvant inclure des harmoniques.
Processus de conversion CA en CC avec le redresseur :
- Redressement primaire : Des diodes ou thyristors sont utilisées pour bloquer la partie négative de la sinusoïde du CA, créant un courant pulsé unidirectionnel.
- Filtrage : Des condensateurs et parfois des inductances sont ajoutés pour lisser ces pulsations, générant un courant continu relativement stable.
- Régulation : Un circuit régulateur peut être utilisé pour maintenir une tension CC constante, malgré les variations de charge ou d’entrée CA.
Une fois le redresseur franchi, le CA est converti en CC stable, et les fluctuations et les harmoniques sont filtrées pour obtenir un courant continu propre.
2. Stockage d’énergie dans la batterie
Le courant continu produit par le redresseur alimente directement les batteries internes ou externes de l’ASI. Ce stockage d’énergie permet à l’ASI de fournir une alimentation même en cas de coupure totale du réseau.
Caractéristiques du stockage :
- Tension variable selon l’état de charge de la batterie.
- Capacité à réagir rapidement aux fluctuations de charge.
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3. Conversion inverse : courant continu vers courant alternatif
L’onduleur (on parle bien ici du composant électronique et non de l’ASI) entre ensuite en action pour reconvertir le courant continu stocké en courant alternatif, utilisable par les appareils connectés.
Processus de conversion CC en CA avec l’onduleur :
- Hachage du courant : Les interrupteurs électroniques (tels que transistors, MOSFETs, IGBTs) sont activés et désactivés rapidement pour transformer le courant continu en une onde carrée de courant alternatif brut.
- Modulation par largeur d’impulsion (PWM) : Cette technique ajuste la durée d’activation des interrupteurs pour que la forme d’onde en sortie s’approche d’une sinusoïde.
- Amplification et lissage : Des filtres LC (inductances et condensateurs) éliminent les hautes fréquences et transforment l’onde carrée modulée en une sinusoïde quasi-parfaite.
Filtrage et stabilisation : Une fois la conversion effectuée, le signal produit passe par des filtres LC pour éliminer les composants à haute fréquence et stabiliser la tension de sortie.
4. Sortie vers les charges connectées
En fin de parcours, l’ASI fournit une alimentation CA de qualité aux équipements connectés, même en cas de perturbation ou de coupure du réseau principal.
Caractéristiques de sortie :
- Tension constante (ex. 230V ou 120V selon la région).
- Fréquence stable (50 Hz ou 60 Hz).
- Forme d’onde sinusoïdale pure pour garantir la compatibilité avec les appareils sensibles.
Il doit permettre aux utilisateurs d'avoir le temps de sauvegarder le travail en cours. L'autonomie ou la durée d'alimentation de secours par batterie qui dépend de la puissance de l'onduleur et de la consommation des appareils qui lui sont connectés. Elle est d'environ de 30 minutes à pleine charge.
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5. Contrôle et protection
Les ASI modernes incluent des systèmes avancés de contrôle et de protection :
- Surveillance continue des paramètres d’entrée et de sortie.
- Protection contre les surtensions, surcharges et courts-circuits.
- Diagnostics et communication avec d’autres équipements via des interfaces comme Modbus ou SNMP.
Le principe du système d'alimentation est-ce que lorsque l'alimentation secteur est normale, la machine convertira le courant alternatif de l'alimentation secteur en courant continu, puis chargera la batterie pour l'utiliser lorsque l'alimentation est interrompue ; il est souligné ici que le système d'alimentation n'agira pas seulement en cas de coupure de courant, par exemple lorsque la tension est trop basse ou trop élevée, ou lorsqu'il y a des surtensions instantanées, etc., qui sont suffisantes pour affecter le fonctionnement normal du système.
Pourquoi cette double conversion est-elle essentielle ?
La double conversion offre une isolation complète entre la source d’alimentation et la charge connectée. Cela garantit :
- Une alimentation stable et propre, indépendante des perturbations réseau.
- Une protection optimale des équipements sensibles, comme les serveurs, appareils médicaux et systèmes de communication.
Avec une ASI On Line, vous bénéficiez d’une alimentation fiable et continue, essentielle pour les environnements critiques.
Types d'ASI
Il existe différents types d'ASI, chacun ayant ses propres caractéristiques et avantages :
- Les onduleurs off-line, “stand-by” ou “passifs” : ils garantissent une protection de base contre les courtes interruptions de l'alimentation. En mode normal, l'onduleur est en attente passive, isolé de la charge par le relais de l'ASI. La charge est branchée directement au réseau, ou par l'entremise d'un filtre ou conditionneur qui élimine certaines perturbations électriques. En mode autonome, l'alimentation de la charge est transférée du réseau vers l'onduleur via le relais de l'ASI. Simple et économique, cette configuration n'offre qu'une protection rudimentaire. La charge n'est pas véritablement isolée par rapport au réseau électrique et la régulation de fréquence y est inexistante.
- Les onduleurs line-interactive : ces onduleurs représentent un compromis entre les modèles off-line et on-line. Ils offrent une correction de tension en continu et sont adaptés aux environnements avec des fluctuations de tension modérées. Ils peuvent aussi prendre le relais avec une micro coupure (millisecondes) en cas de coupure de courant. En mode normal, la charge est alimentée par le réseau filtré constitué par l'onduleur en parallèle (en interaction) avec le réseau. En mode autonome, l'onduleur et la batterie assurent l'alimentation de la charge. L'interaction avec le réseau permet une certaine régulation de la tension de sortie, mais elle reste moins efficace que celle effectuée sur l'ASI On Line.
- Les onduleurs on-line ou double conversion : ils fournissent la meilleure protection en convertissant continuellement et indépendamment du réseau l'alimentation entrante en courant continu puis de nouveau en courant alternatif. Cette méthode assure une isolation complète des appareils connectés des anomalies du réseau. L'onduleur régénère en permanence la tension fournie par le réseau. Cela permet une régulation précise de la tension, de la fréquence de sortie. Et l'isolement de la charge par rapport au réseau élimine les reports des perturbations du réseau électrique sur la sortie de l'ASI. De plus, le passage du mode normal au mode autonome s’effectue instantanément, sans aucun délai de permutation.
Modes de fonctionnement spécifiques
Les ASI peuvent également opérer dans différents modes selon les circonstances :
- Mode de fonctionnement bypass: Lorsque l'onduleur en ligne est surchargé, commande de dérivation (manuelle ou automatique), surchauffe de l'onduleur ou panne de machine, l'onduleur transforme généralement la sortie de l'onduleur en sortie de dérivation, c'est-à-dire qu'il est directement alimenté par le secteur. En raison du contournement, la phase de fréquence de sortie de l'UPS doit être la même que la phase de fréquence du service public, et donc l'utilisation d'une technologie de synchronisation à verrouillage de phase pour garantir que la sortie de l'UPS est synchronisée avec le service public.
- Mode de maintenance: Lorsque l'UPS est en maintenance, via le bypass manuel pour assurer l'alimentation électrique normale de l'équipement de charge, lorsque l'opération de maintenance est terminée, redémarrer l'UPS, l'UPS en fonctionnement normal.
Différences entre une Alimentation sans interruption de type Onduleur (UPS) et un générateur électrique
Une alimentation sans interruption (UPS en anglais) et un générateur électrique sont deux dispositifs électriques différents ayant des fonctions distinctes.
Une alimentation sans interruption est un dispositif électrique qui fournit un alimentation temporaire en cas de coupure de courant. Il est souvent utilisé pour protéger les ordinateurs, les serveurs, les réseaux de télécommunications et autres équipements critiques qui doivent être maintenus en marche en tout temps. L'UPS maintient une source de courant continu qui peut être utilisée pour alimenter l'équipement en cas de coupure de courant, ce qui permet à l'utilisateur de terminer ses tâches en cours et de sauvegarder ses données avant de couper définitivement le système.
Un générateur électrique, d'autre part, est un dispositif qui produit du courant électrique en utilisant un mouvement mécanique pour produire de l'électricité. Les générateurs électriques peuvent être utilisés pour produire de l'électricité pour une utilisation immédiate ou pour la stocker pour une utilisation ultérieure.
Choisir et Installer Votre Onduleur UPS
Pour choisir l'onduleur UPS adapté à vos besoins, il est important de prendre en compte plusieurs facteurs :
- Évaluez la puissance totale requise par l’ensemble des équipements à protéger.
- Considérez la qualité de l'alimentation électrique locale et la fréquence des perturbations.
- La technologie UPS à adopter (off-line, line-interactive ou double conversion) découlera de ces facteurs.
Pour ce qui est de l'emplacement, veillez à installer votre onduleur UPS dans un environnement propre, sec et stable thermiquement, pour éviter les surchauffes et autres conditions défavorables.
Maintenance de l'onduleur UPS
Pour assurer le bon fonctionnement et la longévité de votre onduleur UPS, une maintenance régulière est essentielle :
- Prévoyez régulièrement des inspections pour vérifier l'état des composants de l’onduleur, en particulier la batterie, élément principal de l'onduleur.
- Ayez bien en tête que vous devrez remplacer de temps en temps les batteries.
Tableau récapitulatif des types d'ASI
| Type d'ASI | Protection offerte | Coût | Applications typiques |
| Off-Line | Protection de base contre les courtes interruptions | Faible | Petits équipements, usage domestique |
| Line-Interactive | Correction de tension et protection contre les interruptions | Moyen | Ordinateurs de bureau, petits serveurs |
| On-Line (Double Conversion) | Protection maximale, isolation complète du réseau | Élevé | Serveurs critiques, équipements médicaux, centres de données |
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