Onduleur Eaton EX 1000

Une fois de plus, j’ai un problème avec un autre onduleur de la marque « Eaton ». Il s’agit en l’occurrence du modèle « Eaton EX 1000 ». C’est un onduleur « online » à double conversion et « bypass » intégré. Ce type d’onduleur est le plus performant, car il recrée en permanence la tension secteur, de sorte qu’il fournit à la charge une tension parfaitement sinusoïdale (enfin presque). L’inconvénient est qu’il est plus complexe à mettre en œuvre, et donc plus sujet aux pannes.

Ce n’est pas la première fois que je rencontre un problème avec cet onduleur. En effet, il y a plus d’un an déjà, alors que je l’avais arrêté pour le nettoyer, j’avais eu la désagréable surprise d’avoir un message d’erreur en le remettant en marche (« DC bus too high ») suivi d’un signal sonore abrutissant (que l’on peut cependant arrêter via une combinaison de touches). J’avais contourné le problème en le laissant débranché du secteur pendant un jour ou deux, le temps que les batteries se déchargent un peu. En le rebranchant sur le secteur, j’avais alors pu le remettre en marche.

Il y a peu, suite à une coupure de courant, l’onduleur a bien pris le relais, le temps pour moi d’enregistrer mon travail en cours pour éteindre ma station de travail. Mais j’ai commis l’erreur d’éteindre également l’onduleur, le temps que la tension secteur revienne. Aussi, en le remettant en marche, c’est le message d’erreur « DC bus to low » qui s’affichait. Le laisser débranché du secteur n’aurait servi à rien, car il est ici question d’un tension trop basse, contrairement au premier problème qui concernait une tension trop haute.

J’ai cherché en vain sur « Internet » des informations ou des personnes ayant rencontrées ce problème. De même qu’aucun schémas n’est disponible. Dans le domaine des onduleurs, je n’y connaissais pas grand chose, mais j’ai qu’en même pris du temps pour l’étudier et tenter de le réparer.

Pour être franc, à l’heure où j’écris ces lignes, je ne suis pas parvenu à réparer cet onduleur. Cependant, j’ai réussi assez fortuitement à le remettre en marche, et c’est là où réside la difficulté de cette panne: en effet, une fois que l’onduleur se met en marche, alors il fonctionne parfaitement. Mais dès que je l’éteins, il devient alors impossible de le remettre en marche autrement qu’en faisant une petite manipulation. Dans ce qui suit, je vais donc vous rapporter ce que j’ai appris sur cet onduleur, mais je tiens tout de suite à vous mettre en garde, si vous êtes confrontés à un problème similaire: Prendre des mesures sur un appareil branché sur le secteur présente un risque important d’électrocution ou d’endommagement de l’appareil utilisé. Aussi, n’utilisez qu’un oscilloscope différentiel comme celui de la photo si contre, ou à défaut, un oscilloscope muni d’une sonde différentielle.

Pour pouvoir prendre des mesures en toute sécurité sans provoquer de court-circuit, je n’ai pas eu d’autre choix que de démonter complétement l’onduleur, car comme vous le voyez sur la photo suivante, il y a très peu de place.

La face arrière de la carte principale révèle, je pense, un petit problème de conception. En effet, le PCB a noirci à deux endroits: le premier, à droite et au milieu, moindre, se situe en dessous d’un grosse bobine qui se trouve en sortie de l’onduleur et qui sert à emmagasiner de l’énergie. Elle a tendance à dissiper une quantité non négligeable de chaleur, même quand aucune charge n’est branchée à l’onduleur. Le deuxième endroit, au milieu et en bas, en revanche, est beaucoup plus atteint par la chauffe du composant se trouvant de l’autre coté. Il s’agit d’un régulateur (7405 de mémoire) qui produit une tension de 5 volts pour la carte de commande, à partir d’une tension de 12 volts. Il y a donc une différence de 7 volts aux bornes de ce régulateur, ce qui est assez élevé. Ce régulateur est pourvu d’un radiateur qui je pense est sous dimensionné.

Je n’ai laissé que le stricte minimum connecté à la carte principale de l’onduleur pour le mettre en marche, à savoir le clavier de commande, la prise secteur et la carte d’interface USB et série. Pour éviter tout court-circuit, la carte principale est posée sur un carton, et les deux autres sont entourées de carton scotché.

Je n’ai évidemment pas trouvé les schémas de cet onduleur, ni même d’ailleurs quelque information que ce soit. Néanmoins, la documentation fournit le schéma fonctionnel. J’ai passé beaucoup de temps à essayer de comprendre comment fonctionne un onduleur, et ce modèle en particulier. Et toutes ces réflexions m’ont permis d’identifier, sur la carte principale, l’emplacement des blocs fonctionnels:

• Le bloc « A », en rouge sur la photo et le schéma, crée une tension continue à partir de la tension secteur dans le but de recharger les batteries. Il est constamment branché sur la tension secteur et directement sur les batteries. Que l’onduleur soit en marche ou pas, les batteries sont donc toujours en charge.
• Le bloc « B/B' », en vert sur la photo et le schéma, est le convertisseur « boost » qui crée une tension continue de +/-340 volts à partir des batteries. Il est sollicité lorsque la tension secteur vient à disparaitre ou à la mise en marche de l’onduleur.
• Le bloc « C », en jaune sur la photo et le schéma, filtre la tension d’entrée.
• Les blocs « D » et « F », en cyan/mauve sur la photo et le schéma, sont les relais que l’on entend s’actionner lorsque l’onduleur se met en marche. Tant que le relais « D » n’est pas actionné, la tension secteur n’est pas distribuée au reste de l’onduleur, hormis au bloc « A » qui lui est toujours connecté au secteur.
• Le bloc « E », en bleu sur la photo et le schéma, filtre la tension en sortie de l’onduleur.
• Le bloc « G/G' », en orange sur la photo et le schéma, crée une tension alternative de 230 volts efficace à partir d’une tension continue.
• Le bloc « H », en blanc sur la photo et le schéma, crée deux tensions: la première, de 12 volts, utilisée entre autre par la commande « B' » du convertisseur « boost », sert à créer une tension de 5 volts via un régulateur de tension (qui chauffe beaucoup au point de noircir le « PCB ») pour la carte de commande. Et la deuxième, d’à peu près 50 volts, dont je n’ai pas pu identifier sa fonction.

Étant parvenu à comprendre à peu près le fonctionnement de cet onduleur, j’ai pu déterminer à quoi était du ce message d’erreur au démarrage, ce fameux « DC bus too low ». Voici ce qu’il se passe au démarrage de l’onduleur, lorsque celui-ci fonctionne correctement: Après avoir appuyé sur le bouton de mise en marche en façade, et au moment où la « LED » verte s’allume, le convertisseur « boost » s’active. Une tension alternative va alors apparaitre aux bornes du relais « F ». Cette tension va monter progressivement (c’est ce qui explique que cet onduleur est lent à ce mettre en marche) pour atteindre sa valeur nominale, après quoi, les relais « D » et « F » s’actionnent pour fournir en sortie une tension sinusoïdale créée ou pas à partir de la tension secteur.

La vidéo suivante montre la tension à l’entrée du relais « F » à la mise en marche de l’onduleur: le premier clic est celui produit par le bouton en façade pour mettre l’onduleur en marche; le deuxième bruit indique l’allumage de la « LED » verte et le troisième clic correspond au claquement des relais, donc à l’alimentation de la charge.

Dans le cas de mon onduleur, le message d’erreur « DC bus too low » apparait parce que le convertisseur « boost » ne se met pas en marche au démarrage. Il ne génère donc pas la tension continue de +/- 340 volts. Ce convertisseur « boost » est piloté par la carte de commande via deux signaux envoyés à la petite carte « B' » soudée au connecteur « CN800 » sur la carte principale de l’onduleur. Cette carte « B' » ne contient que quelques composants dont un « SG3525 » qui génère les signaux « PWM » pour les « MOSFET » du convertisseur « boost ». Par rétro-ingénierie, j’ai pu établir son schéma:

Les deux signaux envoyés par la carte de commande arrivent sur « CN800.7 » qui influe sur l’état de la broche « START » du « SG3525 » et « CN800.5 » directement relié à la broche « SHUTDOWN » du même composant. J’ai constaté que le signal « CN800.7 » a une forme d’onde différente selon le temps que j’attends avant de mettre l’onduleur en marche, après l’avoir éteint. Si je mets l’onduleur en marche moins d’une minute après l’avoir éteint, j’obtiens alors ces chronogrammes suivants, et l’onduleur se met en marche normalement, sans message d’erreur:

Par contre, si j’attends plus d’une minute après avoir éteint l’onduleur pour le remettre en marche, alors j’obtiens les chronogrammes suivants, le convertisseur « boost » ne s’active pas et ne génère donc pas la tension de +/- 340 volts continue, et l’onduleur affiche le message d’erreur « DC bus too low »:

Alors que dans un cas, une impulsion de 10ms est envoyée sur la broche « CN800.7 » qui génère un front montant assez bref sur la broche « START » du « SG3525 », dans l’autre cas, en revanche, une impulsion de 50ms est envoyée sur la broche « CN800.7 » et le signal « START » du « SG3525 » met plus de deux secondes pour atteindre 5 volts et l’onduleur ne se met pas en marche. En l’état, je ne sais pas si cette constatation est la cause ou la conséquence du dysfonctionnement de mon onduleur.

Peut-être vous demandez-vous comment j’ai pu obtenir ces mesures alors que mon onduleur est en panne. En fait, c’est assez fortuitement que j’ai découvert que mesurer la tension avec mon oscilloscope entre les broches « CN800.4 » et « CN800.8 (reliée directement à la broche « INV » du « SG3525 ») juste après avoir appuyé sur le bouton de mise en marche suffit à activer le convertisseur « boost » ! Je pense qu’il y a un composant défectueux sur la carte soudée au connecteur « CN800 ». J’ai remplacé le circuit « SG3525 » et les deux condensateurs électrolytiques sans succès. Les résistances sont bonnes et les condensateurs avec une valeur en mauve sur le schéma ont été mesuré in-situ, une fois le composant « SG3525 » retiré, mais je ne peux pas savoir s’ils sont encore bons, ne connaissant pas leur valeur théorique, tout comme le transistor référencé « 1PZ » ou la diode.

J’ai remonté mon onduleur et tant que je ne l’éteins pas, il fonctionne parfaitement, que ce soit sur batteries ou sur secteur. Je ne sais pas si je l’enverrais plus tard en réparation, car il n’est plus sous garantie et les frais de réparation et de ports risquent d’être assez élevés. C’est vraiment dommages qu’un onduleur de cette valeur (plus de 600 euros tout de même et avec une réduction) tombe an panne au bout de 4 ans de service au maximum.