FR2601162A1

FR2601162A1 - Alimentation electronique modulaire.

Info

Publication number: FR2601162A1
Application number: FR8705998A
Authority: FR
Inventors: Anthony F Matouk; David C Hoffman; Donald M Barrus
Original assignee: Modular Power Corp
Current assignee: Modular Power Corp
Priority date: 1986-04-29
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1988-01-08
Also published as: GB2189941B; DE3713054A1; JPS6328265A; US4691274A; GB8709202D0; GB2189941A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES ALIMENTATIONS ELECTRONIQUES DE FORTE PUISSANCE. UNE ALIMENTATION ELECTRONIQUE MODULAIRE COMPREND UN CHASSIS12 TRAVERSE DE BAS EN HAUT PAR UN ESPACE VERTICAL DE CIRCULATION D'AIR18, 22, 26. DES MODULES DE PUISSANCE43 SONT DISPOSES DANS LE CHASSIS DE PART ET D'AUTRE DE L'ESPACE DE CIRCULATION D'AIR ET COMPORTENT DES RADIATEURS QUI S'ETENDENT DANS CET ESPACE. DES VENTILATEURS33, 39 ETABLISSENT UNE CIRCULATION FORCEE D'AIR DANS L'ESPACE DE CIRCULATION D'AIR. APPLICATION A L'ALIMENTATION DE GRANDS SYSTEMES INFORMATIQUES.

Description

La présente invention concerne une alimentation électronique modulaire et un procédé pour fournir de l'énergie de façon précise et fiable.

Il existe dans l'art antérieur des systèmes d'alimentation en énergie utilisés dans des applications qui nécessitent une alimentation précise et fiable, comme de petites et de grandes installations informatiques, des installations de télécommunications, des systèmes de commande de moteur, des chariots élévateurs, des voitures électriques, des installations de fabrication de semiconducteurs et des hôpitaux. De tels types de systèmes d'alimentation ont pris la forme de groupes moteur-générateur et de systèmes d'alimentation non interruptibles. De tels groupes moteur-générateur fournissent de l'énergie par l'utilisation d'un moteur et d'un générateur électrique.Le stockage d'énergie est assuré par l'inertie du système qui permet à un groupe moteur-générateur d'assurer la continuité de l'alimentation en présence de coupures de tension brèves (0,5 s) et de sous-tensions relativement longues. Les groupes moteur-générateur ont un facteur de puissance et un rendement relativement mauvais. Les systèmes d'alimentation non interruptibles de l'art antérieur fournissent de l'énergie à l'aide de moyens électroniques mais ne contiennent aucun organe de stockage d'énergie interne. Il est donc nécessaire de leur adjoindre une batterie d'accumulateurs pour obtenir la continuité d'alimentation d'au moins une demi-seconde que procure un groupe moteur-générateur. Il existe donc un besoin portant sur une alimentation électronique autonome nouvelle et perfectionnée et sur un procédé correspondant.

De façon générale, l'invention a pour but de procurer une alimentation électronique et un procédé correspondant qui soient particulièrement bien adaptés à l'utilisation avec des ordinateurs et dans d'autres applications ayant des exigences similaires.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation et un procédé correspondant du type ci-dessus qui soient précis et fiables.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui puisse être réalisée sous une forme modulaire.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui soit autonome.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui ait une conception relativement simple et une meilleure tolérance à des pointes de tension élevées, à des coupures de tension de courte durée et à des sous-tensions dans la ligne d'alimentation électrique principale.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qu'on puisse utiliser en alimentation stabilisée procurant une densité de puissance élevée avec une fiabilité élevée, un coût fai- ble et un bruit faible, à cause de la redondance incorporée.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique qui utilise des modules de base interchangeables.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus dont le coût soit relativement faible.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation du type ci-dessus qui ait une valeur élevée de temps moyen de bon fonctionnement.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui fonctionne avec un rendement élevé et qui comporte une correction de facteur de puissance incorporée.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui ne nécessi te qu'un espace relativement faible.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui ait un bruit faible et dont le fonctionnement soit relativement silencieux.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique du type ci-dessus qui utilise des convertisseurs continu-continu.

Un autre but de l'invention est de procurer une alimentation électronique et un procédé correspondant du type ci-dessus, qui utilisent une synthèse de tension alternative avec un stockage d'énergie incorporé.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue en perspective d'une alimentation électronique mettant en oeuvre l'invention;;
la figure 2 est un schéma synoptique des circuits utilisés dans l'alimentation électronique représentée sur la figure 1
la figure 3 est une vue en perspective isométrique du châssis de l'alimentation électronique représentée sur la figure 1, en association avec les modules
la figure 4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3
la figure 5 est une vue en perspective isométrique d'un module MCC (module de continuité à condensateurs) qu'on utilise dans l'alimentation électronique représentée sur les figures 1-3
la figure 6 est une vue en perspective isométrique d'un module MGE/MPS (moteur-générateur électronique/module de puissance spécial appartenantil'alimentation représentée sur les figures 1-3.

L'alimentation électronique de l'invention com prend un châssis qui comporte des faces avant et arrière et des faces supérieure et inférieure. Elle comporte également un espace disposé verticalement qui s'élève à partir du bas du châssis et traverse la surface supérieure de ce dernier.

Un ensemble de modules d'alimentation sont disposés dans le châssis et comportent des radiateurs qui s'étendent dans l'espace disposé verticalement, ainsi que des moyens destinés à établir une circulation forcée d'air dans une direction verticale dans l'espace précité.

Plus précisément, l'alimentation électronique 11 de l'invention comprend un châssis rectangulaire 12. Le châssis 12 peut être constitué par n'importe quelle matière appropriée. Par exemple, comme il est représenté, le châssis peut être formé par des barres d'acier tubulaires de section carrée. Le châssis 12 est formé de manière à définir quatre sections 13, 14, 15 et 16 qui s'étendent dans des plans horizontaux espacés verticalement, de façon que la section 13 soit la section inférieure, les sections 14 et 15 soient des sections intermédiaires et la section 16 soit la section supérieure. La section inférieure 13, considérée de gauche à droite sur la figure 1, est divisée en un compartiment latéral 17, un compartiment intermédiaire 18 et un compartiment latéral 19 et, de façon similaire, la section intermédiaire 14 est divisée en un compartiment latéral 21, un compartiment intermédiaire 22 et un com
partiment latéral 23. De façon similaire, la section intermédiaire 15 comporte un compartiment latéral 24, un compartiment intermédiaire 26 et un compartiment latéral 27. La section supérieure 16 comporte un compartiment intermédiaire 29.

Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, les sections intermédiaires 18, 22, 26 et 29 servent de passage pour la circulation d'air en direction verticale, du bas vers le haut. La section intermédiaire 18 est ouverte à son extrémité inférieure, comme le montre la figure 4, et l'air s'élève à travers cette section, en traversant tout d'abord un filtre à air 31 qui est monté de façon coulissante dans un plan horizontal dans le châssis 12, de façon à pouvoir être introduit dans le châssis 12 et retiré de ce dernier par une extrémité du châssis. Après avoir traversé le filtre à air 31, l'air s'élève en traversant le tiroir de ventilateurs inférieur 32 qui est également monté dans le châssis 12, de façon qu'on puisse faire coulisser ce tiroir dans un plan horizontal pour l'extraire par la même extrémité du châssis.Le tiroir de ventilateurs inférieur 32 est équipé de plusieurs ventilateurs 33 entraînés par des moteurs, comme par exemple quatre ventilateurs d'un type plat classique.

Les ventilateurs peuvent être des ventilateurs à courant continu qui sont alimentés par de l'énergie prélevée à la sortie de l'alimentation électronique 11.

Légèrement au-dessus du tiroir de ventilateurs inférieur 32 se trouve un élément de redressement d'écoulement d'air 34 qui est monté de façon coulissante dans un plan horizontal dans le compartiment intermédiaire 22 de la section intermédiaire 14, de façon à pouvoir être introduit et extrait par la même extrémité du châssis 12. Cet élément a pour fonction de redresser l'écoulement d'air qui sort du tiroir de ventilateurs 32. Les ventilateurs 33 qui sont montés dans le tiroir de ventilateurs 32 ont pour fonction d'aspirer l'air vers le haut à travers la section intermédiaire 14 et de refouler l'air à travers l'élément de redressement d'écoulement d'air 34.L'air continue à monter en traversant les sections intermédiaire et supérieure 15, 16, en passant autour d'une structure de diffuseur ou de déflecteur 35, de type subsonique, constituée par une paroi pleine disposée verticalement, qui est montée dans le châssis 12 pour accomplir sa fonction de refroidissement, comme on le décrira ci-après. Le diffuseur 35 comporte des extrémités supérieure et inférieure de forme triangulaire, pour faciliter l'écoulement de l'air. Le diffuseur 35 s'étend pratiquement sur toute la longueur du compartiment. Après être passé au niveau du diffuseur 35, l'air traverse un autre élément de redressement d'écoulement d'air 36, du type en nid d'abeilles,qui est disposé dans la-partie supérieure du compartiment intermédiaire 29 de la section supérieure 16.L'élément de redressement d'écoulement d'air 36 est également monté de façon coulissante dans le châssis et peut être déplacé dans un plan horizontal de façon à être introduit et extrait par la même extrémité du châssis 12.

Immédiatement au-dessus de l'élément de redressement d'écoulement d'air 36 se trouve un tiroir de ventilateurs supérieur 38 qui est monté de façon coulissante pour pouvoir être déplacé dans un plan horizontal dans le compartiment intermédiaire 29. Ce tiroir comporte un ensemble de ventilateurs supplémentaires 39, comme par exemple quatre ventilateurs similaires aux ventilateurs qui se trouvent dans le tiroir de ventilateurs inférieur 32. On fait fonctionner les ventilateurs 39 de manière qu'ils aspirent l'air hors du compartiment intermédiaire 26.On peut ainsi voir que les deux tiroirs de ventilateurs 32 et 38 fonctionnent d'une manière complémentaire pour refouler et aspirer l'air à travers le châssis 12 avec une vitesse pratiquement uniforme et une répartition pratiquement uniforme de l'écoulement d'air dans un plan horizontal, dans le but de refroidir les composants électroniques qui sont montés dans les divers compartiments du châssis 12.

Un module d'entrée/sortie 41 est monté dans chacun des compartiments latéraux 17 et 19 dans la section inférieure 13, et de part et d'autre du compartiment 18 à travers lequel l'air circule verticalement, comme décrit précédemment. On ne décrira pas les détails de la structure de ce module d'entrée/sortie 41, dans la mesure où ce module permet de réaliser des connexions d'entrée et de sortie relativement classiques pour l'utilisation avec un ordinateur (non représenté). A titre d'exemple, si l'alimentation électroni que 11 complète est montée sur un plancher technique pour ordinateur, le câblage nécessaire à cette alimentation peut traverser le plancher technique et entrer dans les modules d'entrée/sortie 41. Le module 41 comprend de façon caractéristique des disjoncteurs et des fusibles.Il comprend également une alimentation qui est connectée à la sortie de l'alimentation électronique 11 et qui fournit l'énergie nécessaire aux ventilateurs à courant continu 33, 39, sous la commande d'un ordinateur. Les modules 41 comprennent également un commutateur statique de dérivation qui permet de mettre hors circuit l'alimentation électronique 11 en cas de défauts multiples dans celle-ci.

De façon similaire, des modules de continuité à condensateurs (MCC) 42 sont montés dans les compartiments 21 et 23. Ainsi, comme il est représenté, six modules MCC 42 sont montés dans chacun des compartiments, et ces modules sont montés dans les compartiments de façon coulissante pour pouvoir se déplacer dans un plan horizontal, sur la représentation de la figure 1, pour être introduits dans le châssis 12 et extraits de celui-ci à travers l'une des faces du châssis 12. On peut ainsi voir qu'il existe deux rangées empilées l'une au-dessus de l'autre, avec trois des modules MCC dans chaque rangée, ce qui donne un total de six dans chaque compartiment 21 et 23 et un total général de 12.

Un ensemble de modules moteur-générateur électroniques ou de modules de puissance spéciaux 43 (MGE/MPS) sont disposés dans les compartiments 24 et 27, dans la section 15. Ainsi, comme le montre la figure 1, il y a deux rangées parallèles espacées de trois modules MGE/MPs dans chacun des compartiments 24 et 27, ce qui donne un total de six de ces modules pour chaque compartiment, et un total général de 12 pour le châssis 12. Comme les modules MCC 42, les modules
MGE/MPS 43 sont montés de façon à pouvoir coulisser dans des plans horizontaux parallèles pour qu'on puisse les introdui re et les extraire par les faces du châssis 12.

Un panneau de commande 46 (figure 1) est monté sur le châssis 12 immédiatement au-dessus du compartiment 27, dans la section supérieure 16. Il comprend un visuel à tube cathodique 47, des boutons de commande 48 et un indicateur d'arrêt d'urgence de l'alimentation.

La figure 5 représente un module de continuité à condensateurs (MCC) 42 de type caractéristique. Comme le montre cette figure, chaque module MCC 42 se présente sous la forme d'un tiroir qui est monté de façon coulissante dans le châssis 12. Le module MCC 42 est rectangulaire lorsqu'on le considère en coupe verticale comme en coupe horizontale. Il comprend une plaque avant 52 et des première et seconde cartes de montage 53 et 54 disposées verticalement à distance l'une de l'autre. Plusieurs condensateurs 56 sont montés sur chacune des cartes de montage 53 et 54. On peut par exemple monter neuf condensateurs 56 sur chaque carte, avec les condensateurs disposés par rangées de trois, avec trois rangées disposées dans des plans horizontaux.Les condensateurs 56 sont d'un type classique et d'une capacité appropriée, comme par l'exemple 3900 ,uF, avec une tension nominale de 600 volts. Une plaque de base 57 est placée à l'arrière du module 42 et sur cette plaque sont montées une paire de cartes de circuit imprimé 59, orientées verticalement et mutuellement espacées, sur lesquelles se trouvent des résistances de chute de tension. Chaque carte de circuit imprimé porte neuf résistances de 1000 ohms, ce qui donne à chaque carte de circuit imprimé une résistance totale de 9000 ohms, avec la possibilité de dissiper une puissance de 18 watts.

Une carte de circuit imprimé décodeur d'adresse 61 fait également partie du module MCC 42. Cette carte est de structure classique et peut aisément être réalisée par l'homme de l'art. Il existe en outre une carte de circuit -imprimé de fusibles 62, ainsi qu'un connecteur de puissance 63. Le connecteur de puissance 63 est d'un type dont l'accouplement s'effectue au moment où le module MCC est mis en place dans le châssis 12 et dont la déconnexion s'effectue au moment où on enlève le module MCC. Le refroidissement du module MCC est assuré par conduction à partir des parois extérieures du module vers l'ambiance, et également vers le compartiment 22 dans lequel l'air circule.Les cartes de montage 53 et 54, la plaque de base 57 et la plaque avant 52 sont fixées ensemble en une structure unitaire par l'utilisation de colonnes de support (non représentées) et de tiges filetées (non représentées) qui sont vissées dans ces éléments.

Un module MCC 42 caractéristique construit conformément à l'invention peut procurer une durée de continuité d'alimentation supérieure à 100 millisecondes. On peut réaliser un module MCC ayant de telles possibilités avec un poids d'environ 14,5 kg.

Le module MGE/MPS 43 (figure 6) se présente également sous la forme d'un tiroir66 qui estraonté de façon coulissante dans un châssis 12. il est également rectangulaire lorsqu'on le considère en coupe verticale et en coupe horizontale. il comporte une plaque avant 67. Le module MGE/MPS comprend également un ensemble d'inductances 71, comme par exemple deux pour chaque phase, soit un total de s-ix pour trois phases, qui sont montées sur chacune des trois cartes à connecteurs 72, disposées verticalement et pratiquement alignées dans un plan vertical. Chacune des inductances a une valeur d'environ 150 pH. Chaque module 43 comporte également un ensemble de convertisseurs de puissance alternatif-alternatif 73. Les convertisseurs de puissance alternatif-alternatif 73 sont connectés à des connecteurs de puissance 74.Les connecteurs de puissance 74 et les convertisseurs de puissance alternatif-alternatif 73 sont montés sur un radiateur 76.

Le radiateur 76 est constitué par un ensemble d'ailettes-espacées 77, disposées verticalement, qui s'étendent dans l'écoulement d'air qui traverse verticalement le compartiment 26. Le radiateur 76 peut être formé par une matière appropriée telle que de l'aluminium. Les ailettes 77 sont conçues de manière que la longueur de la couche limite soit supérieure à la longueur du radiateur dans le chemin de l'écoulement d'air, pour minimiser l'effet d'accumulation de chaleur dans le second tiroir de ventilateurs, ou tiroir supérieur, 38. En d'autres termes, la longueur de la couche limite dans le tiroir de ventilateurs inférieur 32 est supérieure à la longueur de l'ailette, de façon que l'accumulation de chaleur dans le tiroir de ventilateurs supérieur 38 ne soit pas supérieure à l'accumulation de chaleur dans le tiroir de ventilateurs inférieur 32.En utilisant une telle structure, on peut obtenir une amélioration du rendement de refroidissement de l'ordre de 35% Pour former une telle couche limite, les ailettes 77 peuvent avoir une profondeur d'environ 5 cm et une longueur d'environ 20 cm, chacune des ailettes ayant une épaisseur d'environ 2,5 mm tandis que l'écartement entre les ailettes est d'environ 5 mm. L'utilisation d'un radiateur 76 ayant de telles caractéristiques procure un refroidissement approprié pour les modules MGE/MPS.

On notera que si l'alimentation électronique doit offrir une possibilité de continuité d'alimentation supplémentaire, on peut également employer un module de type batterie. Les batteries peuvent être du type cylindrique classique, comme par exemple un élément de type D ayant une tension de 2 volts et une capacité de 2,5 A.h. On peut aisément obtenir de telles possibilités au moyen de batteries plombacide de ce type utilisant un électrolyte gélifié. Le nombre d'éléments utilisés dans le module de batterie dépendra de la tension de sortie de l'alimentation électronique.

La figure 2 montre un schéma synoptique du système utilisé dans l'alimentation électronique modulaire 11. Comme le montre cette figure, l'entrée 91 de l'alimentation électronique est prévue pour la connexion à des tensions triphasées de 208 à 480 V, de 32 à 512 Hz, avec la possibilité d'une variation de la tension d'entrée de -50% à +10%. L'entrée est connectée à un module MGE/MPS 43 qui, comme on l'a expliqué précédemment, comprend des convertisseurs de puissance alternatif-alternatif 73. Les convertisseurs de puissance alternatif-alternatif 73 comprennent un convertisseur alternatif-continu 92 qui est connecté par une liaison à courant continu 93 à un onduleur continu-alternatif 94.

L'onduleur est connecté à une sortie 96 de l'alimentation électronique, qui fournit une tension triphasée de 208 à 480 volts avec une tolérance de +1%, à une fréquence de 32 à 512 Hz. Un module MCC 42 est représenté connecté à la liaison à courant continu 93 par une interconnexion 98.

Comme on l'a expliqué précédemment, le module MCC peut être constitué par des condensateurs pour procurer une possibilité de continuité d'alimentation de court terme, ou bien il peut comprendre une batterie de secours du type décrit précédemment si on désire disposer d'une possibilité de continuité d'alimentation de plus longue durée.

Les circuits électroniques spécifiques utilisés dans le convertisseur alternatif-continu 92 et dans le convertisseur continu-alternatif 94 sont décrits dans la demande de brevet des E.U.A. n0 857 145, déposée le 29 avril 1986.

Dans l'alimentation électronique modulaire, la tension d'entrée alternative triphasée est appliquée à chacun des modules MGE/MPS de l'alimentation. Par exemple, dans le cas de l'alimentation électronique de 120 kW, l'énergie est appliquée à douze modules MGEJMPs de ce type, tandis que dans le cas d'une alimentation de 60 kW, elle est appliquée à six de ces modules. Comme le montre la figure 2, cette énergie alimente un convertisseur alternatif-continu 92 qui fournit une tension de sortie continue régulée et qui ali mente le module MCC 42, ou bien un module MCC qui comprend des condensateurs et une batterie de secours. L'énergie est également appliquée aux onduleurs continu-alternatif 94, pour générer une tension de sortie sinusoldale triphasée sur la sortie 96.Selon une variante, si on le désire, l'énergie continue provenant du convertisseur alternatif-continu peut être appliquée à des convertisseurs continu-continu externes ou à d'autres charges. Le panneau de commande 46 comporte une section de commande à microprocesseur qui régule et coordonne les fonctions du module MGE/MPS 43. Le panneau de commande assure également toute la communication avec l'opé- rateur au moyen d'un visuel à tube cathodique de 12,7 cm, 47. Ce visuel fournit toute l'information de mesure et de contrôle au moyen d'un grand nombre de menus et de pages de visualisation. L'opérateur peut demander à tout moment une information d'aide complète décrivant chaque aspect de la commande du visuel et de la machine.

Le châssis 12 comporte une armoire extérieure, comme le montre plus particulièrement la figure 1, et cette armoire comprend un panneau avant 101, des panneaux latéraux 102 et un panneau arrière 103, pouvant tous être enlevés aisément. Les panneaux 101, 102 et 103 et le châssis 12 portent des moyens d'accouplement associés d'un type approprié, tels que des éléments en forme de L (non représentés) fixés au châssis 12 et aux panneaux 101, 102 et 103, dont l'engagement permet de supporter les panneaux sur le châssis. De tels panneaux amovibles permettent un accès aisé, -pour faciliter l'enlèvement des modules 42 et 43 et pour accéder à d'autres composants tels que les tiroirs de ventilateurs 32 et 38. Il existe également un panneau supérieur 106 qui est fixé au sommet du châssis 12 par des moyens appropriés tels que des vis (non représentées). Le panneau supérieur 106 comporte une grille (non représentée) placée en position centrale, qui s'étend de l'avant à l'arrière de l'alimentation 11 et à travers laquelle l'air peut s'échap per vers le haut.

Les modules MGE/MPS 43 et les modules MCC 42 ont été construits de manière à pouvoir être enlevés individuellement pendant que l'alimentation électronique 11 est toujours en fonctionnement. En d'autres termes, il est inutile de couper la tension. Ceci permet de retirer un module défectueux et de le remplacer par un autre module pendant la réparation du module défectueux. On peut enlever les modules sans perturber notablement l'écoulement de l'air de refroidissement pour les autres modules qui demeurent en fonctionnement dans l'alimentation électronique 11. L'utilisation de tels modules interchangeables permet d'accroître la fiabilité de l'alimentation électronique.

Bien que cette alimentation électronique soit particulièrement bien adaptée pour l'utilisation avec de gros ordinateurs, on peut également l'utiliser pour fournir l'énergie nécessaire pour des portes d'aéronefs, pour des installations de télécommunications, ainsi que pour des équipements de fabrication de semiconducteurs et des systèmes d'alimentation électrique d'hôpitaux, dans lesquels il est nécessaire de disposer de sources d'énergie non interruptibles ayant une fiabilité très élevde.

Outre le fait qu'elle comporte un stockage d'énergie interne de type électronique, pour le remplacement direct d'un système moteur-générateur, l'alimentation électronique de l'invention, associée à l'utilisation d'une batterie d'accumulateurs facultative, peut fonctionner à la manière d'un véritable système d'alimentation en énergie non interruptible, capable d'assurer de nombreuses minutes de fonctionnement pendant une coupure de tension.

L'alimentation électronique de l'invention est notablement plus fiable que des systèmes d'alimentation qui existent actuellement. Le temps moyen de bon fonctionnement d'un groupe moteur-générateur est de façon caractéristique de 50 heures, à condition de faire l'objet d'opérations de maintenance toutes les 5 000 à 10 000 heures. Au contraire, le temps moyen de bon fonctionnement de l'alimentation électrique de l'invention doit être supérieur à 200 000 heures, et cette alimentation ne nécessite aucune maintenance.

De plus, l'alimentation électronique est avantageuse dans la mesure où elle procure un meilleur rapport performances/ prix, et où elle occupe moins d'espace dans une salle d'or dinateurs ou dans une autre application. On peut aisément l'équiper d'une correction de facteur de puissance incorporée, procurant un rendement énergétique plus élevé, et le coût d'une telle alimentation peut être amorti par des économies d'énergie en une durée relativement courte, comme par exemple une période de 5 ans.

Le fonctionnement de l'alimentation électronique de l'invention est plus silencieux que celui de systèmes existants. L'alimentation électronique aura de façon caractéristique un niveau de bruit audible de 60 dB sur l'échelle
A, à 90 cm. L'alimentation fonctionne très au-dessus des fréquences audio, ce qui fait que le seul bruit audible est dû aux ventilateurs. Du fait de ce faible bruit, il est inutile de placer de telles alimentations électroniques dans des emplacements éloignés, ce qui réduit considérablement le coût d'installation de ces alimentations électroniques, en comparaison avec celui d'alimentations de secours classiques. Du fait que l'alimentation électronique 11 peut être construite de manière à fournir une tension de sortie continue, elle permet d'utiliser des convertisseurs alternatifcontinu peu coûteux, ce qui permet des gains supplémentaires sur le coût et la taille.

On peut voir que l'alimentation électronique peut être aisément construite en diverses tailles, à cause de sa structure modulaire. Ainsi, on a représenté à titre d'exemple une alimentation de 120 kW sur la figure 1. On peut cependant la développer ou la réduire aisément pour réaliser d'autres systèmes ayant n'importe quelle taille désirée, comme par exemple 240 kW ou 60 kW.

L'alimentation électronique de l'invention permet de maintenir la puissance de sortie lorsque la tension d'entrée tombe à 50% de la valeur nominale. L'alimentation procure en outre un facteur de puissance d'entrée élevé; supérieur à 0,95, dans toutes les conditions de fonctionnement.

Elle a un rendement énergétique d'au moins 95%. Elle a une taille relativement faible et elle est relativement légère.

Le module de puissance peut avoir un poids d'environ 20 kg, le module MCC à condensateurs peut avoir un poids d'environ 18 kg et le module de batterie peut avoir un poids d'environ 43 kg. Il existe une redondance interne à cause de l'ensemble des divers modules utilisés dans l'alimentation.

L'utilisation de modules redondants permet un remplacement de module sans interruption du fonctionnement. On peut obtenir une possibilité de continuité d'alimentation d'au moins 0,5 s par l'utilisation du module de continuité de type capacitif, et on peut augmenter la durée de continuité jusqu'à environ 5 minutes par l'ajout de la batterie de secours. Le module MCC à condensateurs peut de façon caractéristique alimenter une charge de 10 kW par module pendant 100 ms. D'autre part, un module de batterie peut alimenter une charge de 10 kW par module pendant 5 minutes. Il est même possible de fonctionner sur une seule phase si la tension de phase restante est comprise dans les limites nominales, et si la charge est inférieure à 58% de la charge nominale. En ce qui concerne la sortie, on peut régler la tension dans une plage de +5% à -2% de la valeur nominale.On peut obtenir une régulation de 1% pour une charge équilibrée et de 1,5% pour une charge présentant un déséquilibre de 50%.

L'alimentation a une stabilité de fréquence de 10 4 par OC.

On peut obtenir une précision de fréquence de 0,1% de la valeur nominale. La vitesse de variation de la fréquence est réglable dans une plage allant jusqu'à 1 Hz/s. Le facteur de puissance de la charge peut varier de 0,8 à 1,0 à la pleine puissance de l'alimentation.

Avec les modules de puissance 53 considérés ici, on peut obtenir des courants nominaux de 350, 700 et 1400 A à 208 V, en utilisant respectivement 6, 12 et 24 modules de puissance. L'alimentation peut accepter des surcharges de 150% de la pleine charge pendant dix minutes, ainsi que de 200% de la pleine charge pendant 1 minute.

Le commutateur de transfert statique est capable d'accepter une puissance permanente égale à la pleine charge de l'alimentation. Il tolère une surcharge de 1000% de la pleine charge pendant 16 ms, de 500% de la pleine charge pendant 100 ms, et de 200% de la pleine charge pendant 1 mn.

I1 a un temps de réponse de 4 ms au maximum. Il est capable de détecter des températures excessives et de fournir des avertissements à l'extérieur des limites de coupure. I1 fournit également une alarme appropriée en cas de détection d'un court-circuit dans les thyristors dans le module de puissance 43.

il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Alimentation électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend : un châssis (12) ayant des faces avant et arrière et des faces supérieure et inférieure, et comprenant un espace disposé verticalement (18, 22, 26) qui s'élève à partir de la face inférieure du châssis et traverse sa face supérieure, un ensemble de modules de puissance (43), espacés verticalement, qui sont disposés dans le châssis (12), de part et d'autre de l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), et comportant des radiateurs (76) disposés verticalement qui s'étendent dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), ces radiateurs comprenant un ensemble d'ailettes espacées (77), disposées verticalement, qui s'étendent dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), et des moyens (33, 39, 34, 36) supportés par le châssis (12) de façon à produire une circulation forcée d'air dans une direction verticale, à travers l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), cet espace disposé verticalement étant exempt d'obstacles entre les radiateurs disposés verticalement (76), de façon que l'air puisse circuler sans obstacle à travers les ailettes espacées (77) dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26).

2. Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens destinés à produire une circulation forcée d'air à travers l'espace disposé verticalement (18, 22, 26) dans le châssis comprennent un ensemble de ventilateurs (33) disposés dans un plan horizontal pour établir une circulation forcée d'air dans une direction ascendante, et des moyens de redressement d'écoulement d'air (34) placés au-dessus des ventilateurs (33), de façon à procurer une vitesse d'air uniforme et constante, avec une répartition pratiquement uniforme en direction horizontale dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26).

3. Alimentation selon la revendication 1, caracté risée en ce que les moyens destinés à produire une circulation forcée d'air à travers l'espace disposé verticalement (18, 22, 26) dans le châssis (12) comprennent des jeux supérieur et inférieur de ventilateurs (39, 33) disposés dans des plans horizontaux espacés, pour produire une circulation forcée d'air dans une direction verticale.

4. Alimentation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les ailettes (77) ont une longueur prédéterminée dans une direction verticale, dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), et en ce que le jeu inférieur de ventilateurs (33) crée une couche limite ayant une longueur qui est'supérieure à la longueur prédéterminée des ailettes (77).

5. Alimentation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble de ventilateurs supplémentaires (39) disposés dans un plan horizontal espacé par rapport à celui des-ventilateurs mentionnés en premier (33), dans le but de faire circuler l'air dans une direction verticale,

6. Alimentation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les ventilateurs mentionnés en premier (33) fonctionnent de façon à refouler de l'air dans l'espace d'air et en ce que les ventilateurs supplémentaires (39) fonctionnent de façon à aspirer de l'air à travers l'espace d'air.

7. Alimentation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de redressement d'écoulement supplémentaires (36) placés au-dessous des ventilateurs supplémentaires (39).

8. Alimentation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les ventilateurs mentionnés en premier (33) sont disposés dans un premier tiroir (32) qui est monté de façon coulissante dans un plan horizontal dans le châssis (12), et en ce que les ventilateurs supplémentaires (39) sont disposés dans un second tiroir (38) qui est monté de façon coulissante dans un plan horizontal dans le châssis (12).

9. Alimentation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de redressement d'écoulement d'air (34, 36) sont montés de façon coulissante dans le châssis (12), pour se déplacer dans des plans horizontaux et parallèles.

10. Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un diffuseur (35) qui est supporté par le châssis (12) dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), et qui s'étend le long des radiateurs (76) des modules de puissance (43), pour diriger dans les radiateurs l'air en mouvement ascendant.

11. Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens destinés à monter les modules de puissance (43) dans le châssis (12), pour permettre un mouvement coulissant vers l'espace disposé verticalement (18, 22, 26) et à partir de ce dernier, afin de permettre de retirer aisément les modules de puissance du châssis (12).

12. Alimentation électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend : un châssis (12) comportant des faces avant et arrière et des faces supérieure et inférieure, et comportant un espace disposé verticalement (18, 22, 26) qui s'élève à partir de la face inférieure du châssis et traverse sa face supérieure, ce châssis (12) étant constitué de façon à définir un ensemble de compartiments (17, 19, 21, 23, 24, 27) disposés horizontalement et espacés verticalement de part et d'autre de l'espace disposé verticalement (~8, 22, 26), des modules d'entrée/sortie (41) placés dans les compartiments inférieurs, des modules de continuité d'alimentation à condensateurs (42), placés dans des compartiments situés au-dessus des compartiments inférieurs, et des modules de moteur-générateur électronique/modules de puissance spéciaux (43), disposés dans des compartiments situés au-dessus des compartiments dans lesquels sont placés les modules de continuité d'alimentation à condensateurs (42), des moyens destinés à monter les modules de continuité d'alimentation à condensateurs (42) et les modules de moteurgénérateur électronique/modules de puissance spéciaux (43) de façon qu'ils puissent coulisser pour entrer et sortir du châssis (12), en s'approchant et en s'éloignant de l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), ce qui permet d'enlever aisément les modules, et un panneau de commande (46) supporté par le châssis (12), les modules de puissance comportant des radiateurs (76) disposés verticalement qui s'étendent dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), ces radiateurs (76) comprenant un ensemble d'ailettes espacées (77) disposées verticalement qui s'étendent dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), et ayant une longueur prédéterminée, et des moyens (33, 39) supportés par le châssis pour produire une circulation forcée d'air dans une direction verticale à travers l'espace disposé verticalement (18, 22, 26).

13. Alimentation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens destinés à produire une circulation forcée d'air à travers l'espace disposé verticalement (18, 22, 26) dans le châssis (12), comprennent des jeux supérieur et inférieur de ventilateurs (39, 33), disposés dans des plans horizontaux dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26) pour produire une circulation forcée d'air dans une direction verticale dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26).

14. Alimentation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les ailettes (77) ont une longueur prédéterminée dans une direction verticale, dans l'espace disposé verticalement (18, 22, 26), et en ce que le jeu inférieur de ventilateurs (33) crée une couche limite ayant une longueur qui est supérieure à la longueur prédéterminée des ailettes (77).