Les onduleurs

1. - Qu’est-ce qu’un onduleur ?

Un onduleur est un appareil installé entre le réseau d’alimentation et un réseau d’utilisation alimentant des équipements, de façon à les protéger des perturbations survenant sur le réseau d’alimentation.

L’onduleur fournit à ces équipements un courant épuré de ces altérations et peut même, s’il dispose d’une autonomie, suppléer l’alimentation en cas de défaillance du réseau

Note :

On désigne aussi ce type d’alimentation par ASI (Alimentation Sans Interruption). Ce terme désigne en fait l’ensemble du système d’alimentation sans coupure, dont l’onduleur proprement dit constitue une partie (voir figure ci-dessous).

1.1. - Fonctionnement général

L’alimentation Sans Interruption comprend dans un même boîtier :

·         Un redresseur chargeur qui transforme l’énergie alternative du réseau en courant continu destiné :

            - à la batterie pour assurer sa charge,

            - à l’onduleur comme source d’énergie principale ;

·         une batterie d’accumulateurs au plomb étanche qui sert de réservoir d’énergie pour alimenter l’onduleur pendant une coupure du réseau ;

·         un onduleur qui transforme l’énergie continue délivrée par le redresseur chargeur ou par la batterie en énergie alternative destinée à alimenter l’utilisation.

1.2. - Séquences principales de fonctionnement

1.2.1. - Fonctionnement normal (figure 1) Le réseau public ou privé de distribution alimente le redresseur chargeur. Celui-ci délivre une tension continue filtrée et régulée destinée à constituer la source d’énergie de l’onduleur et à maintenir la batterie chargée pour qu’elle soit toujours prête à faire face à une coupure du réseau (ex: 2,3V par élément batterie). Cette tension continue est ensuite retransformée en tension alternative par l’onduleur, lequel alimente en permanence l’utilisation.

Figure 1 – Fonctionnement normal

1.2.2.Coupure du réseau (figure 2) Vous devez préciser en rouge la circulation des courants. Le redresseur chargeur n’est plus alimenté, l’onduleur prend sa source d’énergie dans la batterie. La batterie se décharge jusqu’à la valeur de fin de décharge (ex: 1,7V par élément batterie) ce qui provoque l’arrêt de l’onduleur. Aucune perturbation n’apparaît sur l’utilisation jusqu’à la fin de cette autonomie batterie (10, 40, 75 minutes).

Figure 2 – Coupure du réseau

1.2.3.Retour du réseau (figure 3) Vous devez préciser en rouge la circulation des courants. Le redresseur chargeur se remet en marche automatiquement . Il alimente à nouveau l’onduleur normalement et fournit en plus le courant de recharge de la batterie. Si le retour du réseau est intervenu avant que la fin de l’autonomie batterie ait été atteinte, l’onduleur a continué de fonctionner normalement et aucune perturbation n’a affecté l’utilisation. Si la fin d’autonomie batterie a été atteinte, l’onduleur s’est arrêté.

Figure 3 – Retour du réseau

1.3. – Différents types de technologie

Deux technologies sont couramment utilisées :

·         la technologie off-line et

·         la technologie on-line.

1.3.1. – La technologie off-line (ou stand-by) (figure 4) Elle est employée pour des applications ne dépassant pas quelques kVA. En fonctionnement normal, l’utilisation est alimentée par le réseau. En cas de perte du réseau ou lorsque la tension sort des tolérances prévues, l’utilisation est transférée sur l’onduleur. Cette commutation provoque une coupure de 2 à 10 ms. Elle convient aux applications de l’informatique multipostes en environnement bureautique.

Figure 4 – Technologie off-line

1.3.2. – La technologie on-line (figure 5)

En fonctionnement normal, l’alimentation est délivrée en permanence par l’onduleur sans solliciter la batterie. C’est le cas par exemple des onduleurs Comet, Galaxy de la marque MGE-UPS. Ils assurent la continuité (pas de délais de commutation) et la qualité (régulation de tension et de fréquence) de l’alimentation pour des charges sensibles de quelques centaines à plusieurs milliers de kVA.

Plusieurs ASI peuvent être mises en parallèle pour obtenir plus de puissance ou pour créer une redondance.

En cas de surcharges, l’utilisation est alimentée par le contacteur statique (voir fig. 5) à partir du réseau 2 (qui peut être confondu avec le réseau 1).

La maintenance est assurée sans coupure via un by-pass de maintenance.

Figure 5 – Technologie on-line [schéma de principe d’une alimentation sans interruption (ASI) on-line]

1.4. – Choix d’un onduleur (d’après Merlin Gérin)

Le choix d’un onduleur sera fait en fonction des paramètres suivants : puissance ; tensions en amont et en aval de l’onduleur ; durée d’autonomie souhaitée ; fréquences du réseau amont et de l’utilisation ; niveau de disponibilité nécessaire.

Les calculs sont à compléter.