Topologies d’onduleurs : en ligne, interactif et en attente
La topologie d’un onduleur, c’est sa place entre le réseau et la charge. L’IEC 62040-3 classe la sortie d’un onduleur selon sa dépendance à l’entrée. Un onduleur VFD laisse passer l’entrée et ne prend le relais qu’en cas de panne. Un VI maintient la tension de sortie dans une plage pendant que la fréquence suit l’entrée. Un VFI garde tension et fréquence à l’abri de l’entrée. En pratique, ce sont les onduleurs en attente, interactifs et en ligne à double conversion, et les charges critiques des centres de données tournent en VFI.
En bref
- VFD (en attente): tension et fréquence de sortie suivent l’entrée jusqu’à la panne[1]
- VI (interactif): sortie maintenue dans une plage de tolérance face aux écarts de tension, sans puiser dans la batterie[2]
- VFI (en ligne, double conversion): tension et fréquence de sortie non touchées par l’entrée[3]
- Usage courant: VFD aux postes de travail, VI dans les locaux réseau, VFI pour les serveurs, les centres de données et les procédés critiques
Comment chaque topologie réagit à une mauvaise alimentation
Un onduleur en attente (VFD) envoie le courant du réseau directement à la charge. Quand l’entrée tombe, il bascule sur son étage onduleur et sa batterie. Tout ce qui n’est pas une panne complète, comme un creux, une surtension ou une dérive de fréquence, atteint la charge.
Un onduleur interactif (VI) ajoute un étage de régulation sur l’entrée : il corrige une tension trop haute ou trop basse sans passer sur batterie. La fréquence de sortie suit toujours celle du réseau ou de la génératrice [2].
Un onduleur en ligne à double conversion (VFI) redresse tout en courant continu et reconstruit une sortie alternative avec son étage onduleur, en permanence. La charge ne voit jamais l’entrée directement : sa sortie ne bouge donc pas avec l’entrée [3]. Quand l’étage onduleur ne peut plus porter la charge, un commutateur de dérivation statique la remet sur l’entrée.
Les modes haut rendement des onduleurs en ligne
Beaucoup d’onduleurs triphasés récents offrent un mode haut rendement : la charge passe sur une dérivation filtrée quand l’alimentation est bonne et revient en double conversion quand elle ne l’est plus. Eaton annonce par exemple jusqu’à 99 % en mode ESS sur le 93PM 480V et 97 % en double conversion [4]. L’activer est une décision du site : le mode économise de l’énergie, mais pendant qu’il est actif, la charge n’est plus entièrement isolée de l’entrée.
Choisir une topologie
- Serveurs, stockage et cœur réseau d’un centre de données : VFI, habituellement avec redondance (voir N+1 et 2N).
- Locaux réseau et salles de périphérie : le VI est courant, et le VFI quand les écarts de fréquence d’une génératrice dérangeraient la charge.
- Postes de travail et petits appareils : le VFD suffit quand une courte bascule est acceptable.
Normes citées
- IEC 62040-3 (cité dans la procédure d’essai des onduleurs du DOE américain)
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre un onduleur en ligne et un onduleur interactif?
Un onduleur en ligne (VFI) reconstruit sa sortie en continu : la charge est isolée des variations de tension et de fréquence de l’entrée [3]. Un onduleur interactif (VI) corrige la tension sans utiliser la batterie, mais sa fréquence de sortie suit l’entrée [2].
Que veut dire VFI sur une fiche technique d’onduleur?
Que la tension et la fréquence de sortie ne dépendent pas de l’entrée : l’onduleur reste en mode normal et garde sa sortie à l’abri des variations de tension et de fréquence sans vider la batterie [3].
Un onduleur en ligne est-il toujours en double conversion?
Pas toujours. Beaucoup offrent un mode haut rendement qui fait passer la charge sur une dérivation filtrée quand l’entrée est propre, comme l’Energy Saver System d’Eaton [4]. Vérifiez la configuration de votre appareil.
Quelle topologie d’onduleur utilisent les centres de données?
La double conversion en ligne (VFI), parce que la charge critique ne doit pas voir les perturbations de l’entrée, et habituellement dans une configuration redondante.
Sources
- U.S. Department of Energy, Energy Conservation Program: Test Procedure for Uninterruptible Power Supplies (final rule), footnote 11, section 2.27.1
- U.S. Department of Energy, Energy Conservation Program: Test Procedure for Uninterruptible Power Supplies (final rule), footnote 13, section 2.27.3 of appendices Y and Y1
- U.S. Department of Energy, Energy Conservation Program: Test Procedure for Uninterruptible Power Supplies (final rule), footnote 12, section 2.27.2
- Eaton, Eaton 93PM 480V UPS, overview
Mis à jour le