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Régénération de puissance

Le rendement est supérieur à 96%

Charges régénératives

L’alternative économique et écologique aux charges conventionnelles

La nouvelle série de charges électroniques DC avec réinjection de l’énergie propose de nouvelles tensions, courants et puissances nominales pour diverses applications. Ces appareils intègrent quatre modes de fonctionnement communs : courant, puissance, tension et résistance constants. De plus, le circuit de contrôle basé sur FPGA fournit des fonctionnalités supplémentaires comme un générateur de fonctions, qui est simplement un circuit de régulation basé sur tableau dédié à la simulation de résistances internes non linéaires. Même les temps de réponse pour le contrôle via les interfaces analogique et numériques ont été améliorés grâce au matériel contrôlé par DSP. Il y a une caractéristique qui, bien que les charges soient applicables à des scénarios de puissance plus élevées, présente un inconvénient.

Plusieurs appareils de la série ELR sont capables de fonctionner en parallèle au sein d’une configuration maître / esclave, ce qui permet à l’utilisateur de mettre en parallèle les charges avec des dispositifs sous test quinécessiteraient des capacités de puissance plus élevées. Cette capacité peut être étendue jusqu’à 480 kW en châssis, pour atteindre un courant total plus élevé, avec la possibilité de proposer des capacités supérieures sur demande. Cependant, puisque les niveaux de puissance à tester augmentent, la dissipation de cette énergie n’est pas une option attractive pour certains clients, car cela implique forçément une approche pas si ‘verte’ et si écologique que ça.

La solution implémentée dans ces appareils transforme les charges en ce que nous appelons des charges régénératives ou à réinjection d’énergie. La fonction la plus importante de ces charges électroniques est que l’alimentation principale AC, par exemple le secteur, est également utilisé comme sortie pour la réinjection de l’énergie DC délivrée, qui sera convertie avec un rendement avoisinnant les 96%. La réinjection d’énergie permet des économies d’énergie et évite d’avoir des systèmes de refroidissement onéreux, comme ceux nécessaires pour les charges électroniques conventionnelles, qui convertissent l’énergie de l’entrée DC en chaleur.

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Produits de la série ELR 9000 avec régénération de puissance

Principe de fonctionnement de la réinjection d’énergie

Le fonctionnement d’une charge électronique régénérative peut facilement être expliqué en utilisant la figure 1 comme référence. Supposons que l’appareil sous test est une pile qui consomme environ 3KW d’énergie. Comme illustré sur la figure 2, l’énergie DC devient une entrée pour un convertisseur DC-DC, qui conditionne la puissance pour que celle-ci puisse être traitée à l’étape suivante de la conversion.

La dernière étape de la conversion se compose d’un inverseur qui transforme l’énergie DC en une énergie AC adaptée. Par le terme ‘adaptée’, on sous entend que l’énergie AC doit être conditionnée pour répondre aux niveaux de tension et fréquence respectifs de l’alimentation secteur.

A ce stade, l’énergie est récupérée est réinjectée sur le secteur et elle finit par servir aux utilisateurs dans les locaux industriels ou des usines correspondants (réinjection sur le réseau interne). Dans le cas où l’énergie réinjectée est supérieure à celle consommée par les utilisateurs internes, celle-ci finit par servir aux utilisateurs des allentours via le réseau public, en dehors des locaux où l’équipement est actuellement testé.

Il peut également arriver que l’usine ne soit pas reliée au réseau public et, dans ce cas, la charge est utilisée comme un dispositif sous test avec une pile à combustible. Dans ce cas, les charges de la série ELR limitent l’énergie réinjectée à celle qui est consommée uniquement par les utilisateurs en interne sur le réseau local. D’autre part, en fonction de l’utilisation faîte de la charge, l’équipement peut finir par être rentabilisé lui-même en peu de temps.

Figure 1 : Principe de fonctionnement de la réinjection d’énergie.

Figure 2 : Processus de conversion d’énergie

Branchement d’une charge électronique DC sur le secteur

La Figure 3 illustre le processus de réinjection de l’énergie. Sur la ligne de production à une consommation d’énergie élevée, on peut observer que la charge à réinjection d’énergie est testée comme étant une partie de l’unité sous test. La flèche sortant du dispositif sous test vers la charge ELR est branché après le compteur et en série avec le disjoncteur principal, puis l’énergie récupérée est réinjectée sur le réseau de l’usine.

Il est impératif de raccorder l’unité de cette manière si l’unité doit être utilisée dans le cadre d’opérations de tests continus. L’énergie réinjectée sera alors utilisée par les équipements de production, de laboratoire ou même des bureaux.

Figure 3 : Réinjection de l’énergie

Procédures de sécurité avant l’installation et l’utilisation

Il existe plusieurs procédures de sécurité avant l’installation et l’utilisation de l’unité, comme suit : l’appareil peut, en fonction des modèles, peser un poids considérable. Par conséquent, l’emplacement proposé pour l’équipement (table, châssis, étagère, tiroir 19”) doit pouvoir supporter le poids sans restriction.

  • Lors de l’utilisation d’un tiroir 19”, des rails adaptés à la largeur du boîtier et au poids de l’appareil doivent être utilisés. Avant le branchement au secteur, assurez-vous que le branchement soit comme celui illustré sur l’étiquette du produit. Une surtension sur l’alimentation AC peut engendrer l’endommagement de l’équipement.
  • Pour les charges électroniques : avant le branchement sur une source de tension de l’entrée DC, assurez-vous que la source ne puisse pas générer une tension supérieure à celle spécifiée pour le modèle en question, sinon mettez en place des contre-mesures pouvant éviter tout endommagement de l’appareil par une surtension en entrée
  • Pour les charges électroniques à réinjection d’énergie : avant le branchement de lalimentation AC / de la sortie sur le réseau local, il est primordial de vérifier si le fonctionnement de cet appareil est autorisé à l’endroit ciblé et s’il est nécessaire d’installer un matériel de supervision.

Préparation et branchement sur le secteur (AC)

Un dispositif de récupération d’énergie est relié au secteur via un câble de raccordement au secteur situé à l’arrière de l’appareil. Afin de brancher l’unité au secteur, il y a plusieurs étapes clés devant être respectées :

  • Le branchement au secteur AC ne peut être réalisé que par un personnel qualifié.
  • La section centrale doit être adaptée au courant d’entrée / sortie maximal de l’appareil (voir tableau ci-dessous).
  • Avant la connexion à la prise d’entrée, assurez-vous que l’appareil soit hors tension par son interrupteur.
  • Assurez-vous que toutes les règles de fonctionnement et de branchement au secteur de l’équipement de réinjection d’énergie aient été respectées et que toutes les conditions requises soient rassemblées.

Les appareils d’une hauteur de 2 unités de rack sont équipés d’une borne de raccordement à 3 pôles (L-N-PE). Les appareils plus grands ont une borne à 5 broches (L1-L2-L3-N-PE). Selon la puissance nominale de l’appareil, la fiche est connectée à deux ou trois phases + PE. Dans le cas d’un câble de raccordement avec un conducteur N, celui-ci peut être fixé dans le PIN libre (N) de la borne de raccordement. Le câble de raccordement est à sélectionner en fonction du nombre de fils et de la section et à raccorder selon le marquage sur la borne. Les tableaux ci-dessous contiennent les données de connexion et les sections.

Les phases suivantes sont nécessaires au branchement secteur (Φ)

Phases L1, L2, L3 N PE
Cross section Imax Cross section Imax Cross section
Rated DC power Inputs on AC plug [mm2] [A] [mm2] [A] [mm2]
5 kW (rated) at 380/400/480 V 3~ (L1, L2, L3, PE)* ≥1,5 16 ≥1,5
3 kW (derated) at 208 V 3~ (L1, L2, L3, PE)* ≥1,5 16 ≥1,5
10 kW (rated) at 380/400/480 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥4 28 ≥4
6 kW (derated) at 208 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥4 28 ≥4
15 kW (rated) at 380/400/480 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥4 28 ≥4
9 kW (derated) at 208 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥4 28 ≥4
10 kW 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥10 40 ≥10
18 kW (derated) at 208 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥10 61 ≥10
30 kW (rated) at 380/400/480 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥10 61 ≥10
60 kW (rated) at 380/400/480 V 3~ (L1, L2, L3, PE) ≥16 110 ≥16

* at least L2 & L3
Phases L1, L2, L3 N PE
Cross section Imax Cross section Imax Cross section
Rated DC power Inputs on AC plug [mm2] [A] [mm2] [A] [mm2]
1200 W (derated) at 110/120 V 1~ (L, N, PE) ≥1 11 ≥1 11 ≥1
1500 W (rated) at 208 V 2~ (L, N(L), PE)** ≥1 11 ≥1 11 ≥1
1500 W (rated) at 230 / 240 V 1~ (L, N, PE) ≥1 11 ≥1 11 ≥1
1500 W (derated) at 110/120 V 1~ (L, N, PE) ≥1,5 16 ≥1,5 16 ≥1,5
3000 W (rated) at 208 V 2~ (L, N(L), PE)** ≥1,5 16 ≥1,5 16 ≥1,5
3000 W (rated) at 230 / 240 V 1~ (L, N, PE) ≥1,5 16 ≥1,5 16 ≥1,5

** connect 2nd phase at N terminal

Tableau 1 : Section minimale et courant maximal, appareils de hauteur > 2 U

Tableau 2 : Section minimale et courant maximal, appareils d’une hauteur de 2 U

Figure 4: Exemple de cordon d’alimentation à 4 fils

Figure 5: Exemple de configuration d’un câble AC

Plus le câble de raccordement est long, plus la chute de tension due à la résistance du câble est élevée. Si la chute de tension est trop élevée, la charge peut dériver une erreur de basse tension. Par conséquent, les cordons d’alimentation doivent être aussi courts que possible.