Un onduleur est un appareil électronique qui transforme un courant continu (DC) en courant alternatif (AC). Il permet ainsi d'alimenter des appareils fonctionnant normalement sur le secteur à partir d'une batterie, de panneaux solaires ou de toute autre source de courant continu.

Les onduleurs sont utilisés dans les installations photovoltaïques, les véhicules électriques, les bateaux, les camping-cars, les systèmes d'alimentation de secours et de nombreux équipements industriels.

Le principe de fonctionnement

Une batterie fournit une tension continue dont la polarité reste toujours la même. Or, la plupart des appareils domestiques fonctionnent avec un courant alternatif dont la tension change de sens plusieurs dizaines de fois par seconde.

L'onduleur utilise des composants électroniques de puissance, principalement des transistors, qui ouvrent et ferment très rapidement le circuit afin de créer une tension alternative à partir de la tension continue.

Cette commutation est pilotée par un circuit électronique qui contrôle précisément la fréquence, la tension et la forme du signal de sortie.

La fréquence de sortie

Dans la plupart des pays européens, les appareils électriques sont alimentés par un courant alternatif de 50 hertz (50 Hz). L'onduleur doit donc produire une tension alternative ayant la même fréquence afin que les appareils fonctionnent normalement.

Dans d'autres pays, comme les États-Unis ou le Canada, la fréquence du réseau est généralement de 60 Hz. Les onduleurs destinés à ces réseaux produisent donc une fréquence différente.

La forme du signal

L'onde carrée

Les onduleurs les plus simples produisent une tension en forme d'onde carrée. Cette solution est facile à réaliser mais convient uniquement à certains appareils peu sensibles.

Les moteurs électriques, les transformateurs ou certains équipements électroniques peuvent fonctionner moins efficacement, produire davantage de bruit ou chauffer davantage avec ce type de signal.

L'onde pseudo-sinusoïdale

De nombreux onduleurs produisent une onde pseudo-sinusoïdale, constituée de plusieurs niveaux de tension qui imitent approximativement une sinusoïde.

Cette solution permet d'alimenter correctement la plupart des appareils courants tout en restant relativement économique.

L'onde sinusoïdale pure

Les onduleurs les plus performants délivrent une onde sinusoïdale pure, pratiquement identique à celle du réseau électrique.

Ce type d'onduleur est recommandé pour les ordinateurs, les appareils médicaux, les équipements audio, les moteurs électriques et tous les appareils électroniques sensibles.

La puissance

Chaque onduleur est conçu pour fournir une puissance maximale. Celle-ci s'exprime généralement en watts (W) ou en voltampères (VA).

La puissance totale des appareils branchés ne doit pas dépasser la puissance nominale de l'onduleur. Dans le cas contraire, celui-ci peut se mettre en sécurité ou s'arrêter automatiquement.

Un réfrigérateur ou une pompe peuvent nécessiter un courant très important pendant leur démarrage. L'onduleur doit être capable de fournir cette puissance momentanée sans se couper.

Le rendement

La transformation du courant continu en courant alternatif n'est jamais parfaite. Une partie de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur dans les composants électroniques.

Le rendement d'un onduleur moderne dépasse souvent 90 %, ce qui signifie que seule une faible partie de l'énergie est perdue.

Les modèles les plus performants atteignent parfois un rendement supérieur à 95 %.

Le refroidissement

Les pertes d'énergie provoquent un échauffement des composants électroniques. Les onduleurs sont donc équipés d'ailettes de refroidissement, de dissipateurs thermiques ou de ventilateurs afin d'évacuer cette chaleur.

Les onduleurs de forte puissance utilisent parfois plusieurs ventilateurs commandés automatiquement en fonction de la température.

Les protections

La plupart des onduleurs possèdent plusieurs systèmes de protection contre les surcharges, les courts-circuits, les surtensions, les sous-tensions et les échauffements excessifs.

Ils surveillent également la tension de la batterie et arrêtent automatiquement son fonctionnement lorsque celle-ci devient trop faible afin d'éviter une décharge profonde susceptible de l'endommager.

Les différents types d'onduleurs

Les onduleurs autonomes

Les onduleurs autonomes sont alimentés uniquement par une batterie ou une autre source de courant continu. Ils produisent directement une tension alternative destinée aux appareils électriques.

Ils sont utilisés dans les camping-cars, les bateaux, les installations solaires isolées et les sites ne disposant pas du réseau électrique.

Les onduleurs de secours (UPS)

Les alimentations sans interruption, souvent appelées UPS (Uninterruptible Power Supply), alimentent normalement les appareils à partir du réseau électrique tout en rechargeant une batterie interne.

En cas de coupure de courant, l'onduleur bascule automatiquement sur la batterie en quelques millisecondes. Les ordinateurs, serveurs et équipements médicaux continuent ainsi de fonctionner sans interruption.

Les onduleurs photovoltaïques

Les installations solaires produisent un courant continu. Un onduleur photovoltaïque le transforme en courant alternatif compatible avec les appareils domestiques ou avec le réseau électrique.

Ces onduleurs synchronisent précisément leur tension et leur fréquence avec celles du réseau afin de pouvoir y injecter l'énergie produite par les panneaux solaires.

Les applications

Les onduleurs sont utilisés dans les installations photovoltaïques, les centrales électriques, les véhicules électriques, les camping-cars, les bateaux, les systèmes industriels, les télécommunications, les hôpitaux, les centres informatiques et les équipements de secours.

Ils permettent d'utiliser efficacement l'énergie stockée dans des batteries ou produite par des panneaux solaires tout en fournissant une alimentation compatible avec les appareils fonctionnant en courant alternatif.