Topologie des onduleurs UPS

Si chaque UPS comprend un onduleur (qui est chargé de convertir le courant continu en courant alternatif), chaque topologie fonctionne un peu différemment.

En ce qui concerne les alimentations sans coupure, il existe une gamme de solutions parmi lesquelles choisir. L'une des questions les plus courantes qui nous sont souvent posées est de savoir quelle est la différence entre les onduleurs UPS en ligne, UPS hors ligne et UPS interactifs en ligne et lequel a besoin d'une entreprise particulière.
Les onduleurs UPS utilisés dans la plupart des applications utilisent aujourd'hui la technologie à semi-conducteurs pour gérer leurs fonctions de contrôle de l'alimentation et de communication, et sont donc décrits comme des systèmes d'onduleurs statiques.

Topologie onduleur UPS statique

 

Les onduleurs UPS statiques sont disponibles dans différentes topologies d'alimentation. D'une manière générale, il existe trois principales architectures de conception opérationnelle pour les unités et modules UPS, qui sont hors ligne, en ligne et interactifs en ligne. Tous sont conçus autour d'une source d'énergie stockée - généralement une batterie au plomb/acide - qui accumule l'énergie de l'alimentation secteur pendant la disponibilité normale de l'alimentation, puis la distribue à la charge critique pendant les perturbations ou les pannes d'alimentation secteur. Cela signifie qu'ils utilisent des blocs de construction communs : un redresseur/chargeur pour convertir le courant alternatif entrant en un courant de charge continu pour la batterie; un onduleur pour générer du courant alternatif pour la charge critique; et un commutateur statique pour connecter la sortie de l'onduleur ou l'alimentation secteur à la charge critique selon les circonstances.
Ces composants interagissent pour protéger la charge dans une topologie en ligne, hors ligne ou interactive en ligne. Comme nous le verrons, ces modes représentent des compromis différents entre le capital, les coûts d'exploitation et les niveaux de protection. Il appartient à chaque utilisateur de décider quelle approche est la plus appropriée aux besoins de sa charge de communication et de traitement de données, et à l'entreprise qu'elle prend en charge.

Topologie Onduleur - Offline

 

Les onduleurs UPS hors ligne sont ainsi appelés parce que la charge est alimentée directement à partir du secteur brut pendant le fonctionnement normal, plutôt qu'à partir de la sortie de l'onduleur. Dans cette mesure, les composants de stockage d'énergie - chargeur, batterie et onduleur - sont hors ligne en ce qui concerne la charge, bien que le chargeur et la batterie restent connectés au secteur pour garantir que la batterie est toujours complètement chargée.
Comme la basse tension est la cause la plus courante de transfert de charge, un onduleur UPS hors ligne fonctionne en connectant immédiatement l'onduleur à la charge critique si la tension de dérivation tombe en dessous ou dépasse les limites prédéfinies. Lors de ce basculement il y a inévitablement une coupure d'alimentation à la charge de typiquement 2 à 10 ms. En pratique, cependant, la plupart des charges peuvent traverser cette période sans aucun problème.
La plupart des modèles UPS hors ligne incluent un degré de suppression des pointes et un filtrage des interférences radio dans leurs circuits de dérivation pour garantir que toutes les perturbations du secteur pendant les plages de tension de dérivation acceptables sont lissées, mais ce risque n'est pas éliminé à 100 %.
Les avantages des onduleurs UPS hors ligne sont qu'ils sont moins chers à l'achat, et sans que le chargeur et l'onduleur ne soient en charge en permanence, ils sont plus économiques et économes en énergie.
Comme l'onduleur fonctionne sur batterie une fois la charge transférée, l'onduleur ne peut fonctionner que jusqu'à ce que la tension de la batterie tombe à son niveau de fin de décharge, à moins qu'une autre alimentation de dérivation ne soit rétablie.

Topologie Onduleur UPS - Online

 

En revanche, les onduleurs UPS en ligne utilisent un redresseur ou un bloc chargeur au lieu d'un chargeur de batterie. Cela signifie que le système en ligne puise de l'énergie via les composants de conditionnement et de charge de l'alimentation pendant le fonctionnement normal, de sorte que la charge reçoit toujours de l'énergie conditionnée plutôt que du secteur brut.
Les onduleurs UPS en ligne sont souvent appelés types de « double conversion » car l'alimentation entrante est convertie une fois en courant continu, pour la batterie, puis de nouveau en courant alternatif avant d'atteindre la charge, qui est donc bien isolée du secteur. De plus, il n'y a pas de coupure de courant si la batterie est appelée à prendre le relais du secteur. Cela offre le plus haut degré d'intégrité de l'alimentation critique car la charge est alimentée en puissance traitée à tout moment.

Topologie onduleur UPS interactif en ligne

 

Un onduleur UPS interactive en ligne est un dispositif hybride qui ajoute une certaine forme de fonction de régulation de tension dans la ligne de dérivation aux conceptions d'onduleurs UPS hors ligne conventionnels.
Comme les modèles hors ligne, un onduleur UPS interactif en ligne fournit la charge critique via la ligne de dérivation et la transfère à l'onduleur en cas de panne de l'alimentation de dérivation. Les blocs d'alimentation de la batterie, du chargeur et de l'onduleur sont utilisés de la même manière que dans un onduleur UPS hors ligne, mais les circuits de régulation ajoutés signifient que la charge est transférée moins souvent à l'alimentation de l'onduleur alimenté par batterie. Cela signifie que ce type de système est légèrement plus efficace en termes de coûts de fonctionnement et d'usure de la batterie qu'un onduleur UPS hors ligne de base. Les onduleurs UPS interactifs en ligne utilisent généralement soit un transformateur ferro-résonnant, soit une implémentation de transformateur abaisseur-élévateur.

Résumé

Le choix entre un onduleur UPS interactif en ligne, hors ligne ou en ligne dépend des besoins et des exigences de l'entreprise. La plupart des utilisateurs avec des charges hautement critiques choisiront inévitablement la topologie UPS en ligne en raison de sa capacité à protéger à tout moment les équipements et les données sensibles contre les problèmes de secteur. Pour beaucoup, cette sécurité dépasse de loin toute considération de coût supplémentaire - d'autant plus que le matériel ASI -UPS moderne est devenu très efficace en fonctionnement, réduisant considérablement les coûts d'exploitation excessifs.