FAQ

Lors du choix d’un onduleur (UPS), le coût initial est nécessairement pris en compte, ce qui peut amener certaines organisations à opter pour un produit de moindre qualité à un prix inférieur. Toutefois, il est essentiel de lire attentivement les conditions générales afin de s’assurer que le système modulaire retenu remplira effectivement la fonction prévue : protéger l’alimentation critique de votre centre de données avec le plus haut niveau de disponibilité.

Il est intéressant de noter que, dans le cas de certains onduleurs (UPS) de haute qualité, des économies sont souvent réalisées à long terme grâce à une efficacité accrue, ce qui se traduit par des coûts d’exploitation réduits et un coût total de possession (TCO) globalement plus faible ; une analyse complète des coûts vaut donc généralement la peine d’être effectuée.

Ainsi, dans leur objectif principal, comment les centres de données peuvent-ils choisir un onduleur (UPS) afin de maximiser la disponibilité ? Fondamentalement, il ne doit exister aucun point de défaillance unique potentiel. Comprendre soigneusement la configuration et la définition d’un système modulaire, avant la conclusion de l’accord, est essentiel.

Au niveau le plus élémentaire, une unité UPS autonome unique protégeant une charge critique est désignée sous le nom de configuration système N. Toutefois, une unité UPS autonome ne présente aucune résilience en cas de défaillance de l’unité ou d’arrêt pour maintenance préventive. La mise en parallèle d’une seconde unité UPS autonome de même puissance confère une résilience et constitue ce qu’on appelle une configuration N+1. Il serait également possible de mettre en parallèle plusieurs unités autonomes individuelles de puissance inférieure afin d’appliquer la même philosophie.

Une autre définition du terme « modulaire » désigne une unité UPS autonome conçue et fabriquée selon un format modulaire. Les principaux composants — redresseur, onduleur et interrupteur statique — sont modulaires. Ainsi, en cas de problème, par exemple avec le redresseur, celui-ci peut être remplacé facilement. Le défi posé par cette configuration réside dans le fait que, si un composant vient à tomber en panne, l’ensemble des fonctions de l’UPS cesse de fonctionner. Il s’agit certes d’un système modulaire, mais son niveau de disponibilité ne sera pas fiable.

Une meilleure solution est ce que nous appelons : une alimentation sans coupure (ASI) véritablement modulaire. Il s'agit d'un ensemble de modules ASI individuels intégrés dans un châssis. Chacun de ces modules constitue à lui seul une ASI complète, dotée d’un redresseur, d’un onduleur et d’un commutateur statique, et fonctionne en ligne, en parallèle avec les autres modules. Par exemple, six modules ASI de 50 kW peuvent généralement être intégrés dans un seul châssis, offrant une configuration redondante de 300 kW en N+1. Si nécessaire, le remplacement à chaud d’un module ne prend que quelques instants (environ 30 secondes), tandis que les autres modules continuent de protéger la charge critique.

À aucun moment le système n’a besoin d’être transféré sur le contournement de maintenance, et donc sur le réseau électrique brut.

Certains autres systèmes modulaires intègrent le redresseur et l'onduleur dans leurs modules, mais l'interrupteur statique est centralisé et séparé. Cela crée un point de défaillance unique potentiel. Le remplacement d’un interrupteur statique séparé ne prend que quelques minutes, mais selon l’emplacement, il peut falloir plusieurs heures à un technicien de maintenance pour se rendre sur site afin de procéder au remplacement. Pendant ce temps, le système ne peut pas basculer en contournement statique. Dans un véritable système modulaire, où l’interrupteur statique est intégré à chaque module, les autres modules du châssis onduleur continuent de protéger la charge jusqu’au remplacement du module défectueux. Cela augmente considérablement le niveau de disponibilité.

Nous avons développé notre dernière génération de système onduleur modulaire véritable, offrant un rendement énergétique supérieur à 0,99, avec un coût total de possession (TCO) réduit grâce à sa fonctionnalité « Gestion maximale de l’efficacité » (MEM) et à ses faibles pertes énergétiques. Notre équipe de conception collabore depuis de nombreuses années avec des centres de données, à la pointe du développement technologique.

1. Onduleur haute fréquence :

En utilisant la technologie de commutation haute fréquence, des éléments de commutation haute fréquence remplacent les transformateurs à fréquence industrielle des redresseurs et onduleurs des onduleurs (UPS), couramment appelés « machines haute fréquence ». Ces machines sont compactes et très efficaces.

2. Machine à fréquence industrielle :

Un onduleur (UPS) utilisant un transformateur à fréquence industrielle comme composant de redresseur et d’onduleur est couramment appelé « machine à fréquence industrielle ».

Machine haute fréquence contre machine à fréquence industrielle.

2-1 : La machine à haute fréquence ne comporte pas de transformateur d’isolement, et sa ligne neutre de sortie présente un courant haute fréquence, principalement dû aux interférences harmoniques du réseau électrique, au courant pulsé du redresseur de l’onduleur sans coupure (UPS) et à l’onduleur haute fréquence, ainsi qu’aux interférences harmoniques de la charge. La tension d’interférence n’est pas seulement élevée en valeur, mais aussi difficile à éliminer. En revanche, la tension neutre-terre de sortie de la machine à fréquence industrielle est plus faible et ne comporte aucun composant haute fréquence, ce qui revêt une importance particulière pour la sécurité des communications au sein des réseaux informatiques.

2-2 : La sortie de la machine à haute fréquence n’est pas isolée par transformateur. Si le dispositif de puissance de l’onduleur entre en court-circuit, la forte tension continue présente sur le bus continu (DCBUS) est directement appliquée à la charge, ce qui constitue un risque pour la sécurité ; ce problème n’existe pas avec la machine à fréquence industrielle.

2-3 : La machine à fréquence industrielle possède une forte capacité de résistance aux chocs de charge.

1. Le rapport énergétique est relativement élevé. Avec une densité énergétique élevée en stockage, il atteint 460–600 Wh/kg, soit environ 6 à 7 fois celle des batteries au plomb-acide ;

2. La durée de vie est longue et peut dépasser 6 ans. Une batterie dont la cathode est constituée de phosphate de fer et de lithium, chargée et déchargée à 1 C (DOD de 100 %), présente un historique de 10 000 cycles d’utilisation ;

3. La tension nominale est élevée (la tension de fonctionnement individuelle est de 3,7 V ou 3,2 V), ce qui correspond approximativement à la tension en série de 3 piles rechargeables au nickel-cadmium ou au nickel-hydrure métallique, ce qui facilite la constitution d’un bloc-batterie ;

4. Excellente endurance en puissance : la batterie lithium-ion au phosphate de fer et de lithium utilisée dans les véhicules électriques peut atteindre une capacité de charge et de décharge de 15 à 30 C, ce qui permet une accélération de démarrage intensive ;

5. Le taux d’autodécharge est très faible, ce qui constitue l’un des avantages les plus marqués de cette batterie. Actuellement, il peut généralement être inférieur à 1 % par mois, soit moins d’un vingtième de celui des batteries au nickel-hydrure métallique ;

6. Légèreté : la masse est environ 1/5 à 1/6 de celle d’un produit au plomb-acide pour un même volume ;

7. Excellente adaptabilité aux températures élevées et basses : elle peut être utilisée dans une plage allant de -20 °C à 60 °C ; après traitement spécifique, elle peut fonctionner dans des environnements allant jusqu’à -45 °C ;

8. Vert et respectueux de l'environnement : qu'il soit produit, utilisé ou mis au rebut, il ne contient ni ne produit aucun élément ou substance toxique ou nocif, tels que le plomb, le mercure, le cadmium, etc. ;

9. La production consomme pratiquement pas d'eau, ce qui est très avantageux pour les pays souffrant de pénurie d'eau.

La batterie constitue un élément essentiel du système d'alimentation sans coupure (UPS). Un entretien adéquat de la batterie permet de ralentir son vieillissement, d’allonger sa durée de vie, de réduire fortement la fréquence de remplacement des batteries et d’économiser efficacement les coûts d’exploitation.

1. Le maintien d’une température ambiante appropriée peut prolonger la durée de vie de la batterie de l’UPS

En général, le facteur qui affecte la batterie sans interruption d’un onduleur (UPS) est la température ambiante. En règle générale, la température ambiante optimale exigée par les fabricants de batteries se situe entre 20 et 25 °C. Bien que l’augmentation de la température améliore la capacité de décharge de la batterie, elle a pour contrepartie une réduction considérable de sa durée de vie. Selon les résultats des essais, chaque augmentation de 10 °C au-delà de 25 °C entraîne une diminution significative de la durée de vie de l’UPS. Actuellement, les batteries utilisées dans les onduleurs sont généralement des batteries au plomb-acide étanches sans entretien, dont la durée de vie théorique est généralement de 5 ans — durée qui ne peut être atteinte que dans les conditions environnementales spécifiées par le fabricant de la batterie. Si ces conditions ne sont pas remplies, la durée de vie réelle de la batterie variera fortement. En outre, l’augmentation de la température ambiante accroît l’activité chimique interne de la batterie, ce qui génère une grande quantité de chaleur, augmentant ainsi davantage la température de l’environnement ambiant. Ce cercle vicieux accélère la réduction de la durée de vie de la batterie.

2. Recharger et décharger régulièrement la batterie de secours de l’onduleur (UPS)

La tension de charge flottante et la tension de décharge de l’alimentation électrique de l’onduleur (UPS) ont été réglées en usine à leur valeur nominale, et le courant de décharge augmente avec la charge. La charge doit être ajustée de façon raisonnable pendant l’utilisation, par exemple en contrôlant le nombre d’équipements électroniques tels qu’ordinateurs mis en service. En conditions normales, la charge ne doit pas dépasser 60 % de la charge nominale de l’onduleur (UPS). Dans cette fourchette, le courant de décharge de la batterie ne provoquera pas une décharge excessive.

Comme le SAU est raccordé au réseau électrique pendant une longue période, dans un environnement où la qualité de l’alimentation électrique est élevée et où les coupures du réseau sont rares, la batterie restera longtemps en état de charge flottante, ce qui entraînera, avec le temps, une diminution de l’activité des conversions réciproques entre énergie chimique et énergie électrique au sein de la batterie, accélérant ainsi son vieillissement et réduisant sa durée de vie. Il convient donc de la décharger complètement une fois tous les 2 à 3 mois ; la durée de décharge peut être déterminée en fonction de la capacité de la batterie et de la puissance de la charge. Après une décharge sous charge nominale, procéder à une recharge pendant plus de 8 heures conformément aux consignes.

3. Remplacement opportun des batteries usées/défectueuses des systèmes d’alimentation sans coupure (SAU)

Actuellement, le nombre de batteries de stockage équipant les alimentations sans coupure (UPS) de grande et moyenne puissance varie de 3 à 80, voire plus. Ces batteries individuelles sont reliées entre elles par un circuit afin de former un bloc-batterie répondant aux besoins d’alimentation continue en courant continu (CC) de l’UPS. Lors du fonctionnement continu et de l’utilisation de l’UPS, en raison des différences de performances et de qualité, il est inévitable que les performances de certaines batteries se dégradent, que leur capacité de stockage ne réponde plus aux exigences requises et qu’elles soient endommagées. Lorsque certaines batteries du bloc-batterie sont endommagées, le personnel d’entretien doit vérifier et tester chaque batterie afin d’identifier et d’éliminer les batteries défectueuses. Lors du remplacement d’une nouvelle batterie, il convient de privilégier l’achat d’un modèle identique provenant du même fabricant ; il est interdit de mélanger des batteries étanches, des batteries antiacidiques et des batteries de spécifications différentes.

Le régulateur solaire PWM adopte trois modes de charge : charge forte, charge équilibrée et charge flottante.

Charge forte :

également appelée charge directe, est une charge rapide effectuée lorsque la tension de la batterie est faible, à l’aide d’un courant élevé et d’une tension relativement élevée.

Charge équilibrée :

Une fois la charge intensive terminée, la batterie reste au repos pendant une période déterminée. Lorsque sa tension chute jusqu’à une valeur donnée, la batterie entre dans l’état de charge équilibrée afin d’assurer une tension uniforme et cohérente aux bornes de la batterie.

Charge flottante :

Une fois la charge d’égalisation terminée, la batterie reste également au repos pendant une période déterminée. Lorsque sa tension chute jusqu’à la tension de maintien, la batterie passe en mode de charge flottante, ce qui permet de la maintenir en état de charge sans risque de surcharge.

Le régulateur solaire MPPT adopte un mode de charge à courant limité MPPT, une charge d’égalisation à tension constante et une charge flottante à tension constante.

Charge à courant limité MPPT :

lorsque la tension de la batterie est très faible, le mode de charge MPPT est utilisé : la puissance de sortie du panneau solaire est transférée vers la batterie. Lorsque l’intensité lumineuse est très forte, la puissance de sortie du panneau solaire augmente et le courant de charge atteint le seuil, ce qui entraîne la fin du mode de charge MPPT et le passage à un mode de charge à courant constant.

Lorsque l’intensité lumineuse diminue, le système revient au mode de charge MPPT.

Charge à tension constante :

la batterie commute librement entre le mode de charge MPPT et le mode de charge à courant constant, en coopération étroite afin d’atteindre la tension de saturation ; elle entre alors dans la phase de charge à tension constante. Au fur et à mesure que le courant de charge de la batterie diminue progressivement jusqu’à 0,01 C, cette phase de charge prend fin et laisse place à la phase de charge flottante.

Charge flottante à tension constante :

la batterie est chargée à une tension légèrement inférieure à la tension constante.

Cette phase sert principalement à compenser l’énergie consommée par l’autodécharge de la batterie.

Principe de démarrage progressif de l’onduleur :

1. Le démarrage progressif par onduleur signifie que la tension augmente progressivement de zéro jusqu’à la tension nominale, de sorte qu’aucun couple de choc n’apparaît pendant l’ensemble du processus de démarrage du moteur, mais qu’un démarrage fluide est assuré.

2. Le démarreur progressif est un dispositif de commande de moteur innovant qui intègre le démarrage progressif et l’arrêt progressif du moteur, ainsi que plusieurs fonctions de protection. Sa composition principale comprend un thyristor triphasé en parallèle et son circuit de commande électronique, connectés en série entre l’alimentation électrique et le moteur à commander. En utilisant différentes méthodes pour contrôler l’angle de conduction du thyristor triphasé inversé en parallèle, la tension d’entrée appliquée au moteur à commander peut être adaptée aux exigences spécifiques, permettant ainsi la réalisation de diverses fonctions.

Fonction de la fonction de démarrage progressif par onduleur :

1. Au moment où l'onduleur est mis sous tension, celui-ci est alimenté, mais il y a un délai d'environ 2 secondes avant la sortie de 220 V. La tension n'atteint pas immédiatement 220 V, mais augmente progressivement de 100 V à 220 V, oui. Il s'agit d'une protection intégrée de l'onduleur lui-même.

2. Par exemple, un onduleur classique de 1000 W délivrera immédiatement 1000 W dès sa mise sous tension. En revanche, dans le cas d’un démarrage progressif (soft start), la puissance de sortie augmente progressivement : 700 W → 800 W → 900 W → 1000 W.