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La solution éco performante
pour la sécurisation de l’alimentation électrique
des Datacenters à haut niveau de disponibilité
Alimentation Sans Interruption
en liaison avec :

2ASI STATIQUE - LA SOLUTION ECO PERFORMANTE
Les échanges et besoins en
communication croissent à
une vitesse exponentielle.
Plus qu’une tendance, c’est un
véritable mouvement de fond
qui induit tout naturellement
une croissance similaire des
besoins en capacité de calcul
des Datacenters.
Extrêmement sollicités, ces
derniers sont confrontés à la
nécessité de garantir un très
haut niveau de disponibilité.
Or la disponibilité d’un
Datacenter repose pour une
grande part sur l’alimentation
électrique ; celle-ci doit en
conséquence être hautement
sécurisée.
Les différentes technologies
d’alimentation sans
interruption (ASI) offrent des
réponses à cette exigence.
Ce document met en évidence
les avantages et l’intérêt de
l’adoption d’une technologie
statique au travers d’un cas
concret de grand Datacenter :
• Robustesse fonctionnelle
• Disponibilité et évolutivité
• Maîtrise du coût global
sur la durée d’exploitation
• Contribution à une
démarche éco-performante
Un grand Datacenter comprend une ou plu-
sieurs salles dédiées, d’une surface de l’ordre
de 1000m2 par salle. Les puissances électriques
mises en jeu sont généralement comprises entre
500 kW et 3000 kW.
La performance en disponibilité d’un Datacenter
est exprimée par le TIER, une classification éta-
blie par une association américaine, l’Uptime Ins-
titute. Pour un grand Datacenter, le TIER est de
niveau 3 ou 4 – les niveaux les plus élevés de la
classification. Le TIER 3 exprime une disponibilité
de 99,982%, soit une indisponibilité potentielle
d’1heure et 36 minutes d’arrêt par an. Dans le cas
du TIER 4, cette disponibilité passe à 99,995%, soit
24 minutes d’indisponibilité potentielle par an.
En termes d’alimentation électrique, le TIER 3
implique au moins une source de production redon-
dante et le TIER 4 une double source.
Qu’appelle-t-on
un ‘grand Datacenter’ ?

Rendement
en double conversion
Fréquence de découpage MLI
500 Hz
Moyen
Bon
Très
bon
2 kHz 6 à 10 kHz
2000
Transistor IGBT
1990
Transistor
bipolaire
1980
Thyristor
Fig. 1 : Evolution de la technologie des ASI depuis 1980
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ASI STATIQUE - LA SOLUTION ECO PERFORMANTE
Tirée par les progrès des semi-conducteurs de
puissance, la technologie des ASI de grosse ca-
pacité a rapidement évolué au cours des vingt
dernières années (voir fig.1). Les bénéfices
fonctionnels qui en résultent sont significatifs
tant sur le plan de la robustesse que sur le plan
des performances.
Des nouvelles technologies
à haute efficacité énergétique
L’augmentation de la fréquence de découpage
des onduleurs à Modulation de Largeur d’Impul-
sion (MLI) a permis une réduction significative de
la taille du filtre de sortie dont le rôle est de four-
nir la tension sinusoïdale à la charge critique.
Les bénéfices sont multiples :
• Les onduleurs en technologie IGBT (insulated
gate bipolar transistor) sont capables d’ali-
menter les nouvelles charges informatiques
capacitives sans déclassement de puissance
active ;
• Grâce à la très faible impédance du filtre
de sortie, l’ASI statique peut alimenter des
charges non linéaires générant d’importants
courants harmoniques tout en maintenant une
très bonne qualité de tension (mesurée par le
taux de distorsion harmonique en tension, typi-
quement inférieur à 5%) ;
• L’ASI statique offre une excellente réponse dy-
namique aux variations brutales de charge :
la tension instantanée est rétablie à sa valeur
idéale en moins de 20 ms conformément à la
norme EN 62040-3.
Une distribution électrique sécurisée
Pour satisfaire aux critères de disponibilité du
Datacenter, l’alimentation doit pouvoir éliminer
un défaut sur un des départs aval du Tableau de
Distribution Haute Qualité (TDHQ) en moins de
20 ms et sauvegarder ainsi l’alimentation des
charges alimentées par les autres départs.
Dans 99,9% des cas, le réseau de secours est
présent et la commutation instantanée sur le
circuit by-pass de l’ASI suffit pour éliminer le
court-circuit. L’ASI délivre typiquement 20 x In
pendant 100ms, un niveau largement suffisant
pour déclencher instantanément un disjoncteur
divisionnaire aval.
Dans les rares cas où le réseau de secours n’est
pas disponible, c’est l’onduleur de l’ASI qui délivre
pendant 100 ms un courant valant typiquement
3 x In pour éliminer le court-circuit. En prenant
l’exemple d’un défaut en aval d’un disjoncteur divi-
sionnaire calibré à In / 5, l’onduleur lui fournira un
courant de court-circuit égal à 15 fois son calibre
nominal. Un niveau suffisant ici aussi pour assurer
un déclenchement instantané.
Dans tous les cas, l’ASI a la capacité de fournir
un courant de court-circuit suffisant pour éli-
miner rapidement un défaut aval tout en pré-
servant la continuité d’alimentation des autres
départs (fig.2).
La réponse
performante,
fiable et
évolutive
à l’exploitation
des Datacenters

4ASI STATIQUE - LA SOLUTION ECO PERFORMANTE
Dans les ASI, l’association de nouvelles techniques
de régulation utilisant la technologie IGBT permet de
garantir un comportement de générateur de courant
de court-circuit très robuste, même dans le cas d’un
court-circuit directement sur le Tableau de Distri-
bution Haute Qualité TDHQ (en particulier, les effets
électrodynamiques et les contraintes thermiques
sont limités par contrôle électronique) (fig. 2).
Un système moins sollicité
pour plus de fiabilité
En matière de disponibilité de l’énergie électrique,
la capacité de stockage de la batterie utilisée pour
effacer les coupures brèves constitue une caracté-
ristique clé. Une autonomie de 5 à 10 min permet
de couvrir l’essentiel des perturbations du réseau
électrique sans nécessiter le démarrage systé-
matique du groupe électrogène, ce qui limite les
contraintes appliquées sur le groupe et les coûts
de fonctionnement. De plus, dans le cas de cou-
pures courtes et rapprochées, cette autonomie
autorise des prises en charge répétitives sans
incidence. Les méthodes de charge actuelles des
batteries et les systèmes de monitoring permet-
tent d’en limiter le vieillissement et de prévenir les
défaillances. La batterie mise en œuvre dans un
environnement maitrisé permet donc d’assurer
un haut niveau de disponibilité.
Disponibilité
et fiabilité : les
avantages majeurs
de l’
ASI 800 kVA
In = 1160 A
Réseau 2 indisponible
Réseau 2Réseau 1
Icc ASI = 3 In
3480 A 100 ms
TDHQ
Disjoncteur 250 A
In = 250 A
Im = 10 x In = 2500 A
Ouverture en 20 ms
Défaut aval
Départs
protégés
1980 1995 2010
6,7
5,7
2,9
T
3,5
T
3,4
T
1,5
Fig. 2 : Traitement du court-circuit par l’onduleur
Fig. 3 : Evolution du volume et du poids d’une ASI de 500 kVA sans batterie
Un faible encombrement au sol
Les ASI statiques présentent de réels avantages en
matière de mise en œuvre et de temps d’intervention
lors d’une maintenance préventive ou corrective. En
effet, leur faible empreinte au sol et leur faible poids
par rapport aux puissances fournies (fig.3) limitent
les contraintes et facilitent l’installation.
Une maintenance aisée,
une charge protégée
De plus, l’ajout d’ASI en parallèle pour augmenter
la puissance en fonction de la demande est réali-
sable facilement, rapidement et sans coupure de la
charge critique. Par conception, le temps d’inter-
vention pour une maintenance préventive ou cor-
rective est optimum (typiquement moins de 4 h) et

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ASI STATIQUE - LA SOLUTION ECO PERFORMANTE
cette intervention peut être réalisée par une per-
sonne seule. Certains modèles d’ASI sont équipés
de systèmes de tiroirs à faible poids extractibles
à chaud.
Les ASI statiques offrent un autre atout majeur:
la présence d’un Bypass performant. Fiable et
rapide, le commutateur statique embarqué peut
faire passer la charge critique sur le réseau de
Bypass sans perturber cette dernière. Sa capa-
cité à permuter sur un circuit de secours sans
interruption et son dimensionnement permet
d’augmenter significativement le MTBF* d’une
ASI jusqu’à une valeur d’environ 400000h. Si l’on
ajoute à cela un temps d’intervention MTTR* très
court (de l’ordre de quelques dizaines de minutes
dans le cas des systèmes modulaires), on peut
affirmer que le taux de disponibilité de l’ASI sta-
tique est des plus élevés.
Par exemple, si on considère un MTTR de 15min
(0,25 h) avec un MTBF de 400 000 h, on obtient
une disponibilité du système de :
= 0,9999993 (soit 6 neuf)
*MTBF Mean Time Between Failure (temps moyen entre deux pannes)
*MTTR Mean Time To Repair (temps moyen de reparation)
Face aux besoins croissants des applications in-
formatiques, les serveurs voient leur puissance
augmenter constamment. En outre, l’arrivée des
nouvelles technologies comme la haute densité,
la virtualisation, le Cloud Computing, nécessite
la reconfiguration rapide des infrastructures des
Datacenters, de leur refroidissement et de leur
alimentation électrique.
D’importants moyens de recherche et dévelop-
pement en matière d’ASI statiques ont été mu-
tualisés à l’échelle planétaire, aboutissant, d’une
part, à une réduction des encombrements, des
masses, des coûts d’acquisition et d’exploitation
et, d’autre part, à un accroissement de la dispo-
nibilité – la modularité engendrant une simplifi-
cation des traitements curatifs.
Les ASI statiques permettent à chaque client de
bâtir une architecture sur mesure, évolutive au
rythme des besoins.
L’évolutivité des solutions basées sur un déploie-
ment d’ASI statiques provient non seulement de la
conception technique de ces dernières, mais éga-
lement de la facilité avec laquelle il est possible de
les mettre en œuvre ainsi que du peu de moyens
techniques nécessaires à leur manutention.
La criticité des applications et les enjeux fi-
nanciers induits sont susceptibles de créer des
situations oppressantes durant lesquelles la
moindre interruption de service peut entrainer
des conséquences dramatiques sur l’activité et
l’image d’une entreprise. L’évolutivité des ASI
permet aux exploitants d’éviter ces situations
tout en anticipant leurs besoins au plus juste.
L’évolutivité,
une exigence
de plus en plus
pressante
400 000
400 000 + 0,25