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Auteur(s)
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Henri MABBOUX : Service Recherche et Développement MGE UPS SYSTEMS
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les alimentations sans interruption (ASI) sont des interfaces entre le réseau électrique et des charges alternatives sensibles.
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Les ASI statiques, apparues au début des années 1970, ont été le résultat de l'arrivée d'une technologie, les semi-conducteurs de puissance, et du besoin d'avoir des alimentations électriques de qualité pour alimenter les grands centres informatiques de gestion. Les ASI ont suivi depuis d'importantes évolutions, du fait :
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des technologies, en particulier dans le domaine des semi-conducteurs de puissance ;
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du développement de la mini-informatique et micro-informatique ; pour répondre à ces besoins, l’offre en onduleurs s’est élargie pour se situer actuellement en puissance de quelques centaines de voltampères à plusieurs centaines de kilovoltampères ;
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de l’extension des réseaux informatiques ; l’ASI est considérée comme un périphérique de l’application, ce qui lui demande de pouvoir communiquer avec ces réseaux.
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Dans cet article, nous parlerons des ASI statiques pour charge alternative, communément appelées onduleurs. En langue anglaise, l’équivalence de ASI est le terme UPS « Uninterruptible Power Supply ».
Le terme « onduleur » peut recouvrir plusieurs réalités selon le contexte :
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la première est l’ensemble de l’interface entre le réseau et la charge ;
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la seconde est le convertisseur statique qui élabore du courant alternatif à partir d'une source continue.
Pour assurer la continuité de service, les ASI mettent en œuvre des accumulateurs chimiques d’énergie plomb-acide ou cadmium-nickel.
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Avant de présenter les ASI, voici un bref aperçu des perturbations ren- contrées sur les réseaux électriques.
Les coupures de tension correspondent à une absence du réseau pendant plus d’une minute.
Les coupures brèves de tension et les creux de tension sont des phénomènes de 10 ms à quelques dizaines de secondes entraînant une baisse de tension pouvant évoluer de 10 % à 100 % de la valeur nominale. Par exemple, on peut citer la permutation de source à la suite d’un défaut sur une arrivée moyenne tension, l’enclenchement de transformateurs ou le démarrage de moteurs.
Les microcoupures sont les perturbations transitoires inférieures à 10 ms.
Les surtensions peuvent être générées par l’enclenchement ou le déclenchement de charge sur le réseau moyenne tension (MT). Elles sont transmises au réseau basse tension (BT) par les transformateurs MT/BT.
La distorsion en tension provient des charges non linéaires qui génèrent une distorsion en tension fonction de l’impédance du réseau. Le niveau de distorsion peut annuler la marge de compatibilité entre la source et la charge alimentée.
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Architecture des convertisseurs et modes de pilotage
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1. Différents types d’ASI
Les alimentations sans interruption peuvent être classées en 3 catégories.
1.1 ASI en attente passive ou passive standby UPS
Dans le langage courant, ces ASI sont appelées Off-Line. Dans ce système d’interface, représenté sur la figure 1, l’utilisation est alimentée normalement par le réseau. La charge est basculée sur l’ensemble convertisseur courant continu/courant alternatif (DC/AC) de secours-batterie d’accumulateurs lorsque la tension et la fréquence du réseau sont incompatibles avec la charge.
Le temps de basculement entre les deux voies est de l’ordre de 10 ms.
Le chargeur assure la recharge et le maintien de charge de la batterie.
Dans ce type d’ASI, un dispositif de régulation de la tension sur la voie principale permet d’avoir de meilleures performances, c’est-à-dire :
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une précision en tension de ± 5 % en sortie de l’interface ;
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un fonctionnement sur le réseau avec une plage de tension élargie à ± 20 % voire ± 30 %.
Lorsque cette fonction de régulation de tension est insérée sur la voie normale, en tireté sur la figure 1, celle-ci peut être réalisée par un autotransformateur à commutation de prise automatique permettant ainsi d’adapter la tension du réseau à la charge par abaissement ou élévation de la tension.
HAUT DE PAGE1.2 ASI en interaction avec le réseau ou line-interactive UPS
Ce système, schématisé sur la figure 2 se différencie du précédent :
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par l’absence de basculement entre deux sources : l’ensemble convertisseur-stockage d’énergie est relié en permanence et en parallèle avec le réseau ; le convertisseur DC/AC fournit l’énergie à la charge si la tension d’alimentation n’est pas compatible avec les performances requises par l’utilisation ;
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par l’absence du convertisseur dédié à la recharge batterie : lorsque le réseau est présent, le convertisseur DC/AC remplit la fonction de recharge et de maintien de charge...
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Différents types d’ASI
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Guide Pratique : Les Onduleurs pour la sécurité des installations ; - 2e édition d’octobre 1996, Collection Journal de l’Équipement Électrique et Électronique (J3E).
-
(2) - SENON (G.E.) - Évaluation des performances d’architectures multi-ASI : fiabilité et disponibilité. - Extrait de la Revue générale de l’Électricité, no 11 (décembre 1992).
-
(3) - FIORINA (J.N.) - Onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires). - Cahier Technique Merlin Gerin, no 159 (juin 1992).
-
(4) - FIORINA (J.N.) - Harmoniques en amont des redresseurs des ASI. - Cahier Technique Merlin Gerin, no 160 (mars 1993).
-
(5) - Charte des installations électriques Basse Tension. La connaissance et la prescription des schémas de liaisons à la terre. - Groupe Schneider (juillet 1996).
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NORMES
-
Installations électriques à basse tension. - NF C15-100 - 12-2002
-
Installations électriques à basse tension. Guide pratique – Alimentation sans interruption (ASI) de type statique et système de transfert statique (STS) – Règles d’installation. - UTE C15-402 - 11-2004
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-1 : Spécifications des clauses techniques de base. - CEI 60146-1-1 - 4-1991
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-2 : Guide d’application. - CEI/TR 60146-1-2 - 4-1991
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Spécifications communes et convertisseurs commutés par le réseau. Partie 1-3 : Transformateurs et bobines d’inductance. - CEI 60146-1-3 - 4-1991
-
Convertisseurs à semi-conducteurs. Partie 2 : Convertisseurs autocommutés à semi-conducteurs y compris les convertisseurs à courant continu directs. - CEI 60146-2 - 11-1999
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