Comparaison entre en ligne, en ligne et hors ligne
Types d'onduleurs et leur fonctionnement : un aperçu complet
Les onduleurs (UPS) jouent un rôle crucial pour garantir une alimentation électrique fiable. Selon les exigences et le domaine d'application, différents types d'onduleurs sont disponibles, qui diffèrent par leurs fonctionnalités, leur efficacité et leurs mécanismes de protection. Les trois principaux types d’onduleurs – en ligne, interactifs en ligne et hors ligne – sont présentés ci-dessous et leurs caractéristiques spéciales sont expliquées plus en détail.
Structure schématique d'un onduleur indépendant de la tension (USV VI)
« En ligne », « Double conversion », « Fonctionnement continu » ou « Double conversion »
Classe 1 : VFI (Vtension et Frequency I(indépendant du réseau électrique, tension et fréquence indépendantes du réseau électrique)
Dans un onduleur de cette catégorie, l'entrée est conduite directement vers un redresseur (GR) qui alimente les batteries. La sortie est alimentée exclusivement par un onduleur (WR) qui, en fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsqu'il y a une tension secteur à l'entrée de l'onduleur, prélève l'énergie nécessaire du redresseur et est alimenté via le système de batterie (accumulateurs) en cas de panne de secteur.
Dans tous les cas, quelle que soit la qualité de la tension d'entrée, la tension alternative à la sortie est générée à partir de la tension continue du circuit intermédiaire via un onduleur en aval. Pour augmenter la sécurité d'approvisionnement, un onduleur VFI dispose d'un circuit dit de dérivation, qui est connecté en parallèle à la combinaison redresseur/onduleur. En cas de surcharge à la sortie de l'onduleur ou de défaut interne dans la branche redresseur/onduleur, le consommateur raccordé est commuté « sans interruption » sur cette branche de dérivation et continue ainsi à être alimenté. Étant donné que les redresseurs et les onduleurs sont constamment chargés avec le courant de fonctionnement complet, ils doivent être d'une qualité particulièrement élevée, ce qui fait de ce type de construction le plus cher. De plus, des pertes se produisent aussi bien dans le sens continu que dans le sens alternatif, ce qui réduit l'efficacité.
Les descriptions des produits des systèmes UPS indiquent généralement l'efficacité à pleine charge. Cependant, comme la plupart des onduleurs ne sont pas utilisés à pleine capacité, les rendements généralement inférieurs à charge partielle sont cruciaux pour le calcul correct de la consommation d'énergie et des coûts. Une efficacité de plus de 95 % à pleine charge peut désormais être considérée comme standard pour un onduleur VFI.
En plus de protéger contre les conséquences d'une panne de courant, d'une sous-tension et d'une surtension, un onduleur VFI protège également contre les fluctuations de fréquence et les harmoniques. Ils assurent également une protection sporadique contre la foudre et les distorsions de tension (rafales). Les onduleurs VFI sont utilisés de préférence dans les applications qui ont des critères élevés en matière de temps d'arrêt tolérables, telles que : B. dans l'alimentation électrique d'un centre de données.
Il convient de noter que les onduleurs VFI ont l'autoconsommation la plus élevée par rapport aux onduleurs VFD ou VI. Tandis que par exemple Par exemple, alors qu'un onduleur VFD de 650 VA nécessite environ 5 W en veille (sans charges connectées) et qu'un onduleur VI de 850 VA nécessite environ 15 W, un onduleur VFI nécessite beaucoup plus de puissance même en veille (en règle générale, il nécessite environ 10 % de sa puissance nominale, c'est-à-dire qu'un onduleur VFI de 850 VA nécessite environ 85 W de sa propre puissance en veille).
Structure schématique d'un onduleur indépendant de la tension (USV VI)
« Line-Interactive », « network-interactive », « single-conversion », « delta-conversion » ou « active follow-through operation »
Classe 2 : VI (Vension I(indépendant du réseau électrique, tension indépendante du réseau électrique)
Dans un onduleur de cette catégorie, un onduleur bidirectionnel est utilisé comme composant central. Selon les besoins, il génère la tension continue pour charger les batteries à partir de la tension alternative à l'entrée ou la tension alternative à la sortie à partir de la tension continue des batteries.
Étant donné que le convertisseur limite également en permanence le niveau de tension à la sortie, celui-ci est largement indépendant du niveau de tension à l'entrée. Cependant, si une tension est appliquée à l’entrée, sa fréquence détermine la fréquence de la tension à la sortie. Le temps de commutation en cas de panne de courant est plus court qu'avec les onduleurs VFD et est d'environ 2 à 4 ms. Le passage au fonctionnement sur secteur après rétablissement s'effectue sans délai. La tension d'entrée est synchrone à la tension de sortie.
Les onduleurs VI-UPS protègent non seulement contre les conséquences d'une panne de courant, mais également contre les sous-tensions et les surtensions.
Structure schématique d'un onduleur dépendant de la tension et de la fréquence - VFD
« Hors ligne », « En veille » ou « passif »
Classe 3 : VFD (Vtension et Frequency Ddépend du réseau électrique, tension et fréquence dépendant du réseau électrique)
Un onduleur de cette classe transfère la puissance directement de l'entrée à la sortie pendant le fonctionnement normal. De plus, l'entrée alimente un redresseur qui charge les batteries. En cas de panne de courant, la sortie est commutée vers un onduleur alimenté par les batteries.
Selon le modèle, la commutation s'effectue avec un délai pouvant atteindre 10 millisecondes (ms). De plus, conformément à la norme EN 62040-3, les fluctuations de tension inférieures à 16 ms et les pics de tension entre 4 et 16 ms sont compensés. Pour certains appareils très sensibles, cela peut déjà être trop long. En fonctionnement normal, le niveau et la fréquence de la tension de sortie dépendent directement de la tension d'entrée.