Pourquoi seule la topologie UPS en ligne offre une protection des charges critiques ? Les systèmes UPS statiques modernes sont globalement classés en trois architectures de conception : en ligne, hors ligne et interactive en ligne. Cet article décrit et compare les trois types et explique pourquoi – pour les charges vraiment critiques – la topologie UPS en ligne est la seule approche acceptable.

Les dirigeants d’installations sont aujourd’hui confrontés à des exigences croissantes en matière d’approvisionnement en énergie électrique propre et stable. Cela est particulièrement vrai dans les installations critiques comme les centres de données. Mais les systèmes électriques des bâtiments sont tout sauf exempts de perturbations. Les pics de tension, les baisses de tension, le bruit électrique, la distorsion de l'onde sinusoïdale et les coupures de courant sont tous des phénomènes courants dus à un large éventail de défauts tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de l'installation. En supposant que la conception de l'onduleur utilise des batteries – qui restent la forme de stockage d'énergie la plus populaire pour les applications de secours – alors elle dispose toujours de trois éléments clés pour les prendre en charge, quelle que soit la topologie : un chargeur ou un redresseur/chargeur, un onduleur, et un interrupteur statique. Cependant, la manière dont ces éléments de base sont déployés dépend de la topologie de l'onduleur.

Topologie UPS hors ligne

Dans un système hors ligne, la charge critique est alimentée directement à partir de l'entrée secteur CA brute pendant le fonctionnement normal. L'alimentation entrante contourne les éléments de conversion de puissance de l'UPS pour connecter la charge directement au commutateur statique. Cela ne transfère la charge à la sortie de l'onduleur que si l'alimentation secteur tombe en panne, dépasse les limites de tension ou de fréquence prédéfinies ou présente une autre anomalie.

Cette topologie peut séduire certains utilisateurs car elle permet de réaliser des économies. Comme les étapes de conversion de l'onduleur sont contournées pendant le fonctionnement normal, l'onduleur fonctionne plus efficacement, avec des pertes moindres et un besoin de refroidissement réduit. Les coûts d'investissement sont également réduits car un UPS hors ligne peut utiliser des composants de moindre qualité et n'a pas besoin de redresseur de puissance.
Mais à cela s'ajoute la considération selon laquelle, tout au long du fonctionnement normal, la charge sera soumise à une forme d'onde qui n'est pas étroitement régulée et exposée aux perturbations provenant du réseau électrique. Bien que ces systèmes disposent généralement d'un certain degré de suppression des pointes et de filtrage RF (radiofréquence), un certain niveau d'exposition demeure. De plus, il y a une coupure inévitable de l'alimentation de charge, généralement de deux à 10 ms, pendant que le commutateur statique transfère la charge entre la sortie de l'onduleur et l'alimentation secteur.

Topologie UPS Line Interactive

Les systèmes interactifs en ligne sont des variantes hors ligne qui tentent d'offrir un niveau de performances supérieur à celui des types conventionnels en ajoutant des fonctionnalités de régulation de tension dans la ligne de dérivation. Les deux conceptions interactives en ligne les plus populaires utilisent soit un transformateur abaisseur/élévateur, soit un transformateur ferrorésonant. Ils améliorent les systèmes hors ligne conventionnels en fournissant un certain degré de régulation automatique de la tension et éventuellement en réduisant l'utilisation de la batterie de l'onduleur et la dégradation associée de sa durée de vie.

Topologie UPS en ligne

Un système UPS en ligne est fondamentalement différent des types hors ligne dans la mesure où, pendant le fonctionnement normal, l'alimentation secteur passe par le redresseur/chargeur et l'onduleur avant d'atteindre la charge. Cette conception d'onduleur est parfois appelée topologie d'onduleur en ligne à double conversion, en raison de ses deux étapes de conversion AC-DC et DC-AC, et offre le plus grand degré d'intégrité d'alimentation critique dans la mesure où la charge est alimentée en énergie traitée, ainsi -puissance régulée à tout moment. La charge est également protégée des aberrations d'alimentation d'entrée car le redresseur et l'onduleur agissent comme une barrière contre le bruit du secteur et les excursions de tension transitoires.

Si l'alimentation d'entrée sort d'une plage de tension ou de fréquence prédéfinie (généralement +10 % à -20 %), ou subit une panne totale, l'onduleur continue de fonctionner sur batterie. L'événement est totalement transparent pour la charge car aucune opération de transfert n'est impliquée. Pour ces raisons, la plupart des propriétaires de centres de données, ou d'autres utilisateurs responsables d'opérations TIC critiques, sélectionneront toujours des solutions en ligne. Il s’agit de la seule approche qui offre à tout moment une protection véritablement complète de la charge. Leur coût supplémentaire devient insignifiant par rapport aux conséquences d’une panne catastrophique du système – qui est probablement le résultat d’un problème d’alimentation secteur qui permet d’atteindre la charge critique.