Comment choisir la bonne taille de générateur diesel pour les systèmes UPS ?

Le système d'alimentation en courant alternatif, composé d'un groupe électrogène diesel et d'un onduleur, est largement utilisé en raison de sa fiabilité et de sa sécurité. Le système exige non seulement un haut degré d'automatisation, mais aussi que le groupe électrogène diesel s'adapte aux caractéristiques de la charge non linéaire de l'ASI afin de pouvoir assurer une alimentation fiable de la charge lorsqu'il n'y a pas de réseau. Les caractéristiques d'entrée hors ligne sont déterminées par la structure du circuit de l'ASI : L'ASI en ligne traditionnelle à double transformation, parce que son convertisseur AC/DC d'entrée est un circuit de redressement et de filtrage, le courant d'entrée est un courant pulsé, non seulement le facteur de puissance d'entrée est faible (0,7~0,8), mais il contient également un grand nombre de charges harmoniques élevées (30%~40%), et le faible facteur de puissance d'entrée et le courant harmonique passeront par la résistance interne inductive de la bobine du stator du générateur, le fonctionnement normal des générateurs diesel est gravement affecté, et la combinaison des deux est sujette aux problèmes suivants :

  • Oscillation de la tension. La fluctuation de la tension de retour entraîne une mauvaise stabilité de la tension de sortie du générateur, et la plage d'oscillation va jusqu'à ±10% ~ ±20% de la tension nominale. Lorsque le régulateur est réglé de manière optimale, l'oscillation est toujours supérieure à 2%.
  • Le courant oscille. Lorsque la charge de l'onduleur est stable, le courant de sortie du générateur oscille dans la plage de ±20%± 50% et ne peut pas être ajusté.
  • Oscillation de fréquence. En général, l'oscillation de la fréquence est inférieure à la plage de tension et de courant, généralement dans la limite de ±5%, mais elle provoque une commutation fréquente de l'onduleur. En raison de l'augmentation et de la diminution régulières de la charge du moteur diesel, sa tension de fonctionnement augmente et diminue également, ce qui intensifie les vibrations du groupe électrogène diesel, accélère l'usure mécanique et endommage même les pièces.
  • L'onduleur ne fonctionne pas correctement. La plage de tension d'entrée autorisée du redresseur de l'onduleur est généralement de ±15% de la valeur nominale ou plus large. La tension de sortie instable du générateur a peu d'impact sur le fonctionnement normal de l'ASI. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée à l'impact de la dérive de la fréquence sur le fonctionnement normal de l'ASI :
  • L'onduleur ne peut pas être contourné. Lorsque la fréquence et la tension de l'alimentation de contournement se situent dans la plage autorisée, la sortie de l'onduleur de l'ASI suit l'alimentation de contournement. L'onduleur et l'alimentation de contournement se verrouillent en phase et se synchronisent. Lorsqu'un générateur d'alimentation de dérivation est fourni, la fréquence peut changer rapidement. Lorsque le changement de fréquence dépasse la valeur limite prédéfinie, le changement de fréquence de l'onduleur ne peut pas suivre le changement de fréquence de l'alimentation de dérivation. Dans ce cas, le commutateur de dérivation statique ne commute pas sur la dérivation. (La commutation dans ce cas peut provoquer une surintensité ou un court-circuit de l'onduleur). Dans ce cas, la fréquence de l'alimentation de contournement ne peut pas être suivie, l'onduleur se contente d'alerter l'utilisateur pour éviter une panne de courant causée par une surcharge. Dans ce cas, l'onduleur continue à alimenter la charge.
  • La durée de vie de la batterie est réduite. En raison de la dérive de la fréquence, le signal de commande du redresseur SCR (SCR) n'est plus synchronisé avec le courant alternatif d'entrée, ce qui entraîne l'arrêt du redresseur. L'onduleur bascule sur l'alimentation par batterie pendant que le redresseur redémarre et entre en fonctionnement normal. Un tel cycle de décharge excessif réduira considérablement la durée de vie de la batterie, et la situation la plus grave est l'interruption de la lumière et de la sortie de la batterie. En outre, dans le même système électrique, lorsque le compresseur de la climatisation démarre et que l'ascenseur monte et descend, cela entraîne une dérive de la fréquence du générateur.

Les problèmes causés par la combinaison du groupe électrogène diesel et de l'ASI peuvent être résolus : premièrement, la sélection correcte du mode d'excitation du générateur et de la puissance de l'unité, un mode d'excitation différent et une puissance d'adaptation appropriée, etc. peuvent minimiser le problème ; deuxièmement, le choix de l'ASI qui convient le mieux aux caractéristiques du groupe électrogène. Par exemple, l'ASI avec la fonction de bypass de la gamme de fréquence verrouillée par phase et le taux de synchronisation de l'onduleur réglable sur le terrain a une meilleure adaptabilité à la dérive de la fréquence que l'ASI générale. L'ASI à redressement à 12 impulsions convient mieux à l'alimentation électrique du groupe électrogène que l'ASI à redressement à 6 impulsions, de manière à garantir un fonctionnement sûr et fiable de l'ensemble du système d'alimentation électrique.

Puissance de sortie
En général, la capacité du groupe électrogène est 2 à 2,5 fois supérieure à celle de l'onduleur. En fait, une ASI fonctionne généralement entre 50 et 80 % de sa capacité nominale, tandis qu'un groupe électrogène peut produire environ 30 % de sa capacité nominale. Non seulement la capacité du groupe électrogène ne peut pas être pleinement utilisée, mais cela augmente les coûts, rend le groupe électrogène plus susceptible de tomber en panne, augmente la quantité d'entretien et réduit la fiabilité du groupe électrogène. La raison en est la suivante : selon les caractéristiques du moteur diesel, si celui-ci est soumis à une faible charge pendant une longue période, l'usure du cylindre s'intensifie, de sorte que les pièces ci-dessus accélèrent, les performances du moteur diesel sont réduites, la fumée d'échappement se dégage.
L'économie du moteur diesel se dégrade en dessous d'une charge nominale de 30%. Le groupe électrogène à moteur diesel exige que la charge fonctionne à plus de 60% de la charge nominale pour être plus bénéfique au moteur diesel. Une bonne adaptation de la puissance est donc très importante pour le système d'alimentation. Lors du choix de la puissance nominale du groupe électrogène, la charge totale d'électricité doit être prise en compte en premier lieu. Une charge d'autres équipements électriques a été expliquée dans de nombreuses données, qu'il n'est plus nécessaire de décrire ici. La puissance requise par le chargement de la batterie doit également être prise en compte (généralement contrôlée entre 10% ~ 20% de la puissance de sortie maximale de l'onduleur). Il est nécessaire d'augmenter la puissance du générateur de plus de 2 fois la puissance de l'onduleur.

Le fonctionnement des moteurs diesel
La pratique récente prouve que lorsque la puissance de sortie nominale des deux générateurs est la même, la capacité de charge du groupe électrogène diesel à deux temps est meilleure que celle du groupe électrogène diesel à quatre temps si la charge arrière de l'utilisateur n'est pas linéaire.

Mode d'excitation du générateur
Les générateurs diesel sont divisés en deux types d'excitation : l'alternateur synchrone auto-excité et le générateur à aimant permanent. La différence entre eux est que le premier fournit à la fois une source d'alimentation et de signal au régulateur de tension AVR à partir de l'enroulement d'induit du générateur, tandis que la source d'alimentation du régulateur PMG (générateur à aimants permanents) AVR est obtenue à partir de l'enroulement d'induit de l'excitateur secondaire (générateur à aimants permanents), et que l'enroulement d'induit du générateur synchrone CA ne fournit qu'une source de signal. La puissance de sortie du premier régulateur est affectée par la forme d'onde potentielle de l'enroulement d'armature, tandis que la qualité de la charge, en particulier la charge non linéaire, a une influence évidente sur la forme d'onde potentielle de l'enroulement d'armature. La source d'énergie du dernier régulateur est tirée de l'enroulement d'induit de la PMG, ce qui n'a rien à voir avec la distorsion de la forme d'onde potentielle de l'enroulement d'induit de l'alternateur synchrone. Par conséquent, un alternateur synchrone avec mode d'excitation PMG (générateur à aimant permanent) peut améliorer le fonctionnement de l'ASI. Lorsqu'un alternateur synchrone autonome est utilisé, le rapport de puissance entre l'ASI et le groupe électrogène diesel doit être d'au moins 1 (2 ~ 2,5), mais l'effet du générateur sur l'ASI ne peut être exclu. Lorsque le générateur d'excitation PMG est utilisé, le rapport de puissance de 1 (1,2 ~ 1,25) peut assurer le fonctionnement normal du groupe électrogène diesel.