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Onduleur - UPS électrique pour l'informatique

Un onduleur (UPS - Uninterruptible Power Supply - ou inverter, terme générique pour convertisseur, en anglais) sert à protéger un appareil électrique des coupures de courant en utilisant une batterie pour produire une tension lors de l'absence de réseau électrique. La durée de d'alimentation par batterie dépend de la puissance de l'onduleur, elle est typiquement de 10 minutes à pleine charge. Quelques modèles acceptent des boîtiers de batteries externes pour augmenter la durée. Les salles informatiques utilisent des groupe électrogènes pour des durées de coupures plus longues.

La puissance est donnée en Volts-amères (VA): en alternatif, le courant et la tension sont déphasés suivant le type de charge pour les charges non résistives (voire impédance) en alternatif. Pour calculer la puissance effective en Watt du convertisseur, divisez sa puissance VA par 1,6. Par exemple, pour une installation ordinateur - écran consommant 600 Watt, la puissance de l'onduleur doit être minimum de 600 * 1,6 = 960 VA. Les UPS filtrent également les perturbations provenant du réseau (sur-tension, sous-tension, transitoire, micro-coupure, ..).

Ces équipements utilisent une alimentation à découpage pour convertir les tensions alternatives et tensions continues. Suivant les modèles, ces équipements de protection peuvent signaler ou non à l'ordinateur connecté qu'il va s'éteindre via une connexion USB ou série liée à un logiciel spécifique et permettre à l'ordinateur de s'arrêter correctement.

3 types sont actuellement développés:

1. Onduleur Off-line

La moins chère et la plus courante est la technologie Off-line qui utilise un relais pour séparer le réseau électrique de l'équipement à protéger. Le réseau électrique est ensuite filtré, principalement pour supprimer les transitoires. En même temps, si la tension du réseau est suffisante, les batteries sont chargées. Lorsque la tension sur le réseau passe en dessous de 176 V ou au-dessus de 280 V, le relais s'ouvre, dissociant le réseau électrique des appareils, la tension de sortie entre 220 et 240 Volts est recrée à partir des accumulateurs 12 ou 24 V. L'ouverture du relais prend quelques millisecondes. De fait, ils ne détectent pas les micro-coupures et peuvent laisser passer certaines hausses brusques de tension (foudre).

Régulation

Schéma théorique

En noir, l'évolution d'entrée, en vert la tension de sortie.

2. Onduleur Line Interactive.

Le fonctionnement est similaire aux UPS Off-line. Seule différence, un microcontrôleur ou un DSP surveille la tension d'entrée et réagit nettement plus vite aux variations. Une grosse différence est lié à un booster, un circuit qui compense la tension en cas de baisse prolongée: ceci réduit les contraites sur les alimentations des appareils connectés en cas de sous-tensions prolongées.


Schémas d'un line-Interactive	Régulation de tension

La tension alternative passe d'abord par un filtrage des transitoires. Dans le cas où la tension est suffisante (au-dessus de 205 V), le réseau passe par le booster qui n'intervient pas. Lorsqu'elle reste suffisamment longtemps en sous-tension, le booster va injecter une tension via le convertisseur continu / alternatif pour "booster" le réseau alimenté pendant une courte période. Si la tension d'entrée passe en-dessous de 176 V, l'onduleur se déconnecte en ouvrant le relais d'entrée (plus de tension fournie vers l'extérieur) et l'ordinateur est complètement alimenté par les batteries.

3. Onduleur On-Line

Fonctionnement onduleur on-line

La tension d'entrée d'un UPS On-Line est systématiquement convertie en 12 ou 24 volts (suivant le modèle) qui alimente un convertisseur continu / alternatif qui recrée le 230 volts alternatif et les batteries. Cette solution protége donc contre toutes les perturbations électriques. En cas de coupure, les batteries assurent l'alimentation du convertisseur. En cas de sous-tension, le signal de sortie est créé conjointement à partir des batteries et du réseau, ce qui n'est pas le cas des modèles Off-line. En cas de sur-tension faible (inférieur à 280 volts), le premier convertisseur va simplement adapter son fonctionnement comme n'importe quelle alimentation à découpage, supérieure, il coupe simplement l'entrée pour s'auto-protéger.

Les accumulateurs sont sollicitées plus souvent et à changer plus régulièrement. Ces appareils utilisent deux circuits de by-pass. Le premier est manuel et permet de contourner l'onduleur en cas de remplacement des batteries en alimentant simplement les appareils (sans protection). Le deuxième by-pass est similaire à un Off-Line et permet d'augmenter la durée de vie des accumulateurs (près de 2/3 du prix de l'appareil).

Du à l'effet de mémoire et à des problèmes chimiques internes des batteries au plomb, elles doivent être complètement déchargées de temps en temps (tous les 6 mois par exemple), ce qui améliore leur longévité. Leur durée de vie standard est de 3 ans.

Tous les équipements ne peuvent être protégés, par exemple les imprimantes laser, à cause de la brusque montée de consommation électrique lors de l'impression.

Termes associés: Impédance électrique - Perturbographe (surveillance du réseau) - Inverter LCD - Chien de garde (Watchdog) - Fonctionnement des alim. à découpage - Tensions et courants en continu

Dernière mise à jour, le 06/01/2021