5 janvier 2022, par Suchita Gupta
Une alimentation électrique ininterruptible (uninterruptible power supply ou UPS), également appelée onduleur, sert à fournir une alimentation d'urgence à une charge. C'est un appareil qui permet à un ordinateur de fonctionner pendant au moins quelques minutes supplémentaires lorsque sa source d'alimentation principale est défaillante ou lorsque le niveau de tension chute.
Les systèmes UPS contiennent des batteries qui se déclenchent pour offrir une alimentation de secours, tout en protégeant contre les dégâts causés par les surtensions. Dans les espaces commerciaux et industriels, notamment les hôpitaux, les petits bureaux, les terminaux électriques de points de vente, les unités de fabrication et les centres de télécommunications du monde entier, ces systèmes sont largement utilisés lorsque le générateur habituel est défaillant.
Selon le modèle d'UPS, les formes d'onde en sortie sont sinusoïdales ou simulent une onde sinusoïdale. Les ondes sinusoïdales sont les formes qui offrent la meilleure qualité en sortie. Elles ont la forme d'un signal d'alimentation CA fourni par le réseau public, qui présente une oscillation fluide et répétitive. Les systèmes UPS génèrent une alimentation sinusoïdale pour contrôler les appareils électroniques sensibles. Les sorties à onde sinusoïdale simulée, elles, produisent une onde sinusoïdale crénelée et approximative en utilisant une technique de modulation de largeur d'impulsion et peuvent donc fournir une alimentation de secours sur batterie plus économique pour les équipements qui ne nécessitent pas de sortie à onde sinusoïdale.
Les trois grands types de configurations de systèmes UPS sont les suivants :
1) Onduleur hors ligne/en veille : protection d'entrée de gamme de l'alimentation
Un onduleur hors ligne/en veille constitue le système d'UPS le plus élémentaire et représente un choix économique. Cette topologie d'UPS est conçue pour l'électronique grand public, les systèmes de PdV, les ordinateurs d'entrée de gamme, les systèmes de sécurité et autres équipements électroniques de base. Un onduleur hors ligne est une bonne solution pour les appareils en dessous de 1 500 V CA et ceux qui nécessitent une faible capacité de puissance et un coût réduit. Ce type d'appareil est largement utilisé pour les petits bureaux, les ordinateurs domestiques personnels, etc.
Ici, la charge est directement alimentée par la puissance en entrée et l'alimentation de sauvegarde n'est sollicitée qu'en cas de panne du réseau électrique. La batterie, son chargeur et l'inverseur sont hors tension, mais ils restent connectés au secteur pour que la batterie soit toujours chargée. Lorsque la tension de l'alimentation secteur est perdue ou dépasse les limites, le commutateur connecte automatiquement la sortie de l'inverseur à la charge critique.
2) Onduleur en ligne interactif : protection électrique de niveau intermédiaire
Cette topologie d'UPS est la mieux adaptée dans les zones où les pannes sont rares mais où les fluctuations de puissance sont courantes. Elle est donc largement utilisée dans les appareils électroniques grand public, les systèmes de jeux, les PC, les équipements réseau, l'électronique des systèmes AV domestiques, etc. Elle peut servir à la fois de système de conditionnement de l'énergie et de batterie de secours. Elle possède un autotransformateur capable de gérer une large gamme de fluctuations de puissance en entrée, qu'il s'agisse de sous-tensions ou de surtensions, avant de passer en mode de batterie de secours. En outre, puisque l'inverseur est toujours sous tension et connecté à la sortie, il permet de filtrer les transitoires de commutation.
3) Onduleur online/double-conversion : la protection ultime de l'alimentation
Les modules d'onduleurs double conversion peuvent offrir une alimentation ininterrompue pour les charges lourdes. Aidé d'un redresseur, l'onduleur online/double conversion se charge de filtrer et de convertir l'alimentation d'entrée en alimentation CC, puis l'alimentation CC en sortie CA. Dans cette conception intelligente, en cas de perte d'alimentation, le redresseur sort tout simplement du circuit et les batteries garantissent la régularité et la continuité de l'alimentation. Lorsque l'alimentation est rétablie, le redresseur recommence à supporter l'essentiel de la charge et entame le chargement des batteries.
La préservation des charges informatiques lourdes et la protection contre l'ensemble des problèmes d'alimentation étant très importantes pour les entreprises, c'est ce type d'onduleur qu'elles préfèrent en général utiliser. Ces systèmes assurent également la régulation de la fréquence, nécessaire dans les générateurs de secours pour protéger les charges contre les variations qui surviennent fréquemment au démarrage du générateur. L'inverseur d'un onduleur online/double conversion est toujours conservé sous tension.
Scénario sur le marché actuel et facteurs déterminants pour le secteur des systèmes UPS
Selon un rapport publié par Allied Market Research, le marché mondial des systèmes UPS devrait atteindre 9,4 milliards de dollars, avec un fort taux de croissance annuel composé entre 2020 et 2027. C'est la zone Asie-Pacifique qui détient à l'heure actuelle la plus forte part de marché en raison d'une croissance très marquée du secteur dans des pays émergents comme l'Inde, la Chine, le Japon et d'autres.
En outre, la demande de solutions d'alimentation fiables dans les secteurs résidentiel et commercial augmente en permanence, ce qui, en retour, stimule nettement l'expansion du marché mondial des systèmes UPS. Dans le même temps, les progrès technologiques réalisés dans le domaine ont permis de mettre au point de nouvelles batteries lithium-ion capables de fonctionner à des températures extrêmes et de durer deux à trois fois plus longtemps que les batteries classiques au plomb-acide régulées par soupape. Cela devrait générer de nouvelles ouvertures pour les grands acteurs du marché.
De même, plusieurs fabricants mondiaux de systèmes UPS tentent de lancer de nouveaux produits et à mettre en place des collaborations, des accords et des joint-ventures pour rester concurrentiels sur le marché. En 2019, Eaton Corporation a proposé le système UPS Eaton 5P, qui peut servir à de multiples usages en rack, en montage mural ou au format tour. Cette tendance laisse penser que le marché mondial des systèmes UPS devrait connaître une croissance considérable dans un avenir proche.
