Démontrer la compatibilité correspondante entre l'onduleur et le groupe électrogène
Avec le développement rapide d'Internet, la demande d'onduleurs et de génératrices haute puissance dans le centre de données augmente rapidement et de nouveaux problèmes sont apparus. Dans cet article, le facteur de puissance de l'entrée de l'onduleur et l'influence du filtre d'entrée sur le générateur sont analysés théoriquement et le cas réel est expliqué afin de clarifier la cause du problème, puis de trouver une solution.
1 problème d'adaptation entre le groupe électrogène et l'onduleur
Les fabricants et les utilisateurs de systèmes d'alimentation UPS constatent depuis longtemps que le problème de correspondance entre le groupe électrogène et l'ASI, en particulier les harmoniques de courant générés par le redresseur, ne convient pas au système d'alimentation, comme le régulateur de tension du groupe électrogène et le système synchrone. circuit de l'onduleur. L'impact est très évident. Par conséquent, le technicien a conçu le filtre d'entrée et l'a appliqué à l'onduleur pour contrôler avec succès les harmoniques de courant dans l'application de l'onduleur. Ces filtres jouent un rôle clé dans la compatibilité de l'onduleur avec le groupe électrogène.
Pratiquement tous les filtres d'entrée utilisent des condensateurs et des inductances pour absorber les harmoniques de courant destructifs à l'entrée de l'onduleur. La conception du filtre d'entrée prend en compte le pourcentage de distorsion harmonique maximale possible inhérent au circuit de l'onduleur et à pleine charge. Un autre avantage de la plupart des filtres est d’augmenter le facteur de puissance d’entrée de l’ASI en charge. Cependant, une autre conséquence de l'application du filtre d'entrée est que l'efficacité globale de l'ASI est réduite. La plupart des filtres consomment environ 1% de l'alimentation de l'onduleur. La conception du filtre d'entrée a toujours recherché un équilibre entre les facteurs favorables et défavorables.
Afin de maximiser l'efficacité du système UPS, les récents ingénieurs UPS ont amélioré la consommation d'énergie du filtre d'entrée. L’augmentation de l’efficacité du filtre dépend dans une large mesure de l’application de la technologie IGBT (Insulated Gate-Level Transistor) aux conceptions d’ASI. La haute efficacité de l'onduleur IGBT a conduit à une nouvelle conception de l'onduleur. Le filtre d'entrée peut absorber certaines harmoniques de courant tout en absorbant une petite fraction de la puissance active. En résumé, le rapport des facteurs inductifs aux facteurs capacitifs dans le filtre est réduit, ainsi que la taille et l'efficacité de l'onduleur. Le problème de la compatibilité entre UPS et les générateurs a de nouveau été soulevé.
Problème de facteur de puissance 2
Souvent, les gens sont attentifs au fonctionnement de l’onduleur à pleine charge ou presque. La plupart des ingénieurs comprennent les caractéristiques de fonctionnement de l'onduleur à pleine charge, en particulier les caractéristiques du filtre d'entrée, mais peu de gens s'intéressent à l'état du filtre sans charge ou presque. Après tout, l’onduleur et son système électrique ont peu d’effet sur les harmoniques de courant dans des conditions de charge faible. Cependant, les paramètres de fonctionnement de l'onduleur à vide, notamment le facteur de puissance d'entrée, sont importants pour la compatibilité de l'onduleur avec le générateur.
Le filtre d'entrée de conception nouvelle permet de réduire les harmoniques de courant et d'augmenter le facteur de puissance à pleine charge. Toutefois, dans des conditions de charge à vide ou très faibles, un facteur de puissance très faible du conducteur capacitif est dérivé, en particulier ceux qui répondent à la distorsion de courant maximale de 5%. En général, le filtre d'entrée de la plupart des systèmes UPS peut entraîner une réduction significative du facteur de puissance lorsque la charge est inférieure à 25%. Malgré cela, le facteur de puissance d'entrée est rarement inférieur à 30% et certains nouveaux systèmes ont même atteint un facteur de puissance à vide inférieur à 2%, proche de la charge capacitive idéale.
Cette situation n'affecte pas la sortie de l'onduleur ni les charges critiques, et les transformateurs secteur ainsi que les systèmes de transmission et de distribution ne sont pas affectés. Mais les générateurs sont différents. Les ingénieurs expérimentés dans le domaine des générateurs savent que le générateur ne fonctionnera pas correctement s'il est soumis à une charge capacitive importante. Lorsqu'il est connecté à une charge de facteur de puissance inférieure, généralement inférieure à 15% à 20%, le générateur peut être arrêté en raison d'un déséquilibre du système. Si un tel arrêt se produit après la coupure de courant, le système de génération d’urgence servant à alimenter la charge de l’ASI provoquera un accident catastrophique. Les temps d'arrêt constituent un danger pour les charges critiques pour deux raisons: (1) le générateur doit être redémarré manuellement et doit l'être avant la fin de la décharge de la batterie de l'onduleur; (2) le générateur peut provoquer une "surtension" du système avant l'arrêt, il peut endommager les équipements de communication, les systèmes d'alarme incendie, les réseaux de surveillance et même les modules de l'onduleur.
Pour aggraver les choses, après un accident, il est difficile de distinguer les responsabilités, d'identifier le problème et de le corriger. Le fabricant a déclaré que le système UPS était en bon état et a signalé que des problèmes similaires se produisaient ailleurs dans le même équipement. Le fabricant du générateur a déclaré qu'il s'agissait d'un problème de charge et qu'il ne pouvait pas régler le générateur pour résoudre le problème. En même temps, l’ingénieur utilisateur explique le cahier des charges et veut être compatible l’un avec l’autre. Pour comprendre pourquoi un accident se produit et comment l'éviter (ou comment trouver une solution dans une application critique), vous devez d'abord comprendre la relation de travail entre le générateur et la charge.
