MPP T
MPP T
MPP T
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Plan de l’Exposé
Introduction
Conclusion
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Introduction Générale
De nos jours le développement durable est devenue une
importance pour toute la population.
C’est-à-dire comment produire de l’énergie
interminable ?
L’une des meilleurs solution est l’énergie solaire ;on peut
produire de l’électricité à partir du soleil en utilisant ce qu’on
appelle les cellules photovoltaïques.
D’autre part on trouve deux types de cellules Série et
Parallèle chaque type de montage a son avantages et son
inconvénient.
En revanche la puissance délivrer par les systèmes
photovoltaïques varie fortement en fonction de la
température, le rayonnement et le vieillissement global du
système.
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Mais Le problème qui se pose : ou et comment stocker ou
bien utiliser cette énergie ?
Il faut donc utiliser une charge continue comme les batteries
ou bien alternatif comme le réseaux électrique. Dans ces
conditions, pour qu’une connexion source - charge soit
possible, il faut faire une adaptation automatique à tout
instant, un certain nombre de lois de commande ont été
élaborées. Toutes ont pour objectif d’effectuer une recherche
automatisée du Point de Puissance Maximale du système.
L’une des commandes les plus efficaces et simples est « la
commande extrémale ou régulateur extrémale », ce type de
régulation correspond aux commandes nommées MPPT
(Maximum Power Point Trackers).
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Pour assurer l’interfaçage de du puissance en utilisant un
convertisseur statique continue / continue (hacheur) entre la
source et la charge et c’est ça le principe de la commande
MPPT, il s'agit de varier la valeur du rapport cyclique du
Hacheur.
Dans ce contexte, nous avons choisi pour objectif d’étudier
le comportement d’un générateur photovoltaïque sous
charge du type batterie. Notre intérêt principal est d’étudier
les trois types de liaisons possibles : liaison directe entre le
générateur PV et sa charge, liaison à travers un hacheur à
rapport cyclique fixe et liaison à travers un hacheur doté
d’une commande MPPT analogique.
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Chapitre I
Généralités sur les systèmes
photovoltaïques
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Le générateur photovoltaïque est composé particulièrement
par:
les cellules solaires :
sont les dispositif qui transforme l’énergie lumineuse en
énergie électrique se changement est basé sur l’effet
photovoltaïques elle est constituée de deux couches semi-
conducteurs une dopée P et l’autre dopée N créant ainsi une
jonction PN.
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Le panneau solaire :
le panneau solaire est un assemblage de cellules pour avoir
plus d’énergie.
cet assemblage est divisés en deux types:
a) Cellules en série:
Schéma:
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Introduction d’un étage d’adaptation:
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L’étage d’adaptation entre le GPV et la charge peut être constitué
d’un ou plusieurs convertisseurs statiques et permet d’assurer les
fonctions suivantes :
*convertisseur Buck, Boost ,…
*Introduire une isolation galvanique (convertisseur Flyback,
Forward,…),
*Connecter une charge avec des besoins d’alimentation de type
alternative (onduleur).
L'étage d’adaptation permettant de fixer le point de
fonctionnement du GPV indépendamment de celui de la charge,
permet l’extraction de la puissance optimale. L’ensemble peut
fonctionner de façon idéale, si diverses boucles de contrôle en
entrée et en sortie de l’étage d’adaptation sont prévues.
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En entrée, elles garantissent l’extraction à chaque instant, du
maximum de puissance disponible aux bornes du GPV. Et en
sortie, des boucles de contrôle spécifiques permettent un
fonctionnement optimal de chaque application dans son mode le
plus approprié. Les techniques utilisées classiquement pour les
boucles de contrôle en entrée consistent à associer à l’étage
d’adaptation une commande appelée MPPT (de l’anglais
Maximum Power Point Tracking) qui effectue une recherche
permanente du PPM, pour que l’étage d’adaptation joue le rôle
d’interface idéale entre les deux éléments, plusieurs conditions
sont à respecter :
•le type d’action de contrôle sur le port d’entrée ne doit pas
générer des pertes en régime statique ou transitoire,
•le transfert de la puissance du GPV ne doit pas être minimisé par
les diverses pertes liées au fonctionnement de l’étage
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Liaison à travers un convertisseur statique contrôlé
par une MPPT:
Pour assurer le fonctionnement d’un générateur GPV à son point
de puissance maximale MPP, on incorpore un hacheur entre le
générateur photovoltaïque et la batterie.
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Des contrôleurs MPPT sont souvent utilisés pour minimiser
l’erreur entre la puissance de fonctionnement et la puissance
maximale de référence qui est variable en fonction des conditions
climatiques.
Cela permettra d’une part d'extraire la puissance maximale du
générateur photovoltaïque, et d'autre part de modifier
l'impédance d'entrée du générateur pour qu’il y ait adaptation
d’impédance entre la source et la
charge
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Chapitre II
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Principe de la recherche du point de
puissance maximal
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Chaîne élémentaire de conversion
photovoltaïque
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Recherche et recouvrement du Point
de Puissance Maximal
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principe de la commande MPPT
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réalisation d’un étage d’adaptation
abaisseur d’un GPV avec fonction MPPT
fonctionnant sur batterie
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Différents types de la commande MPPT
Dans la recherche du point de fonctionnement optimal
(Maximum Power Point Tracking – ‘MPPT’-) il s’agit de
suivre continûment l’optimum de la puissance délivrée par
le générateur PV. Pour cela, on décrira dans ce qui suit
trois méthodes: analytique, analogique et numérique :
Méthode analytique
L’expression analytique de la puissance délivrée par le G.PV est
donnée par:
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Différents types de la commande MPPT
.
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Présentations de la méthode MPPT choisie
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Si un convertisseur DC/DC est
intercalé entre le générateur PV
et la batterie, on peut modifier le Ipv Is
point de fonctionnement du
panneau grâce à une loi de DC/DC
Vs
E
Vpv
commande extrémale afin de GPV
maximiser en permanence
l'énergie transférée
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Chapitre III
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Modèle PSIM d’une liaison
directe panneau - batterie
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Panneau sous éclairement et
températures constants
Pour les
paramètres
donnés sur le
modèle PSIM,
nous avons
obtenus les
résultats
suivants
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Perturbation liée à une variation de l’éclairement (I_ecl = 1A
à t =10ms)
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Pour voir l’évolution des paramètres de sortie du générateur PV
en présence d’un hacheur dévolteur placé entre source et
charge, nous avons choisie une commande fixe. Les résultats
obtenus sont les suivants
Panneau solaire sans présence de perturbation
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Les caractéristiques courant - tension I(V)
et puissance - tension P(V) sont alors
données par la figure suivante
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Perturbation liée à une variation de
l’éclairement (I_ecl = 1A à t =20ms)
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Liaison à travers un hacheur commandé par une MPPT
Principe des commandes “Hill Climbing”.
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les différentes caractéristiques du générateur
PV à liaison indirecte avec la charge
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Caractéristiques courant - tension I(V) et puissance -
tension P(V) du générateur PV
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Perturbation liée à une variation de l’éclairement
(I_ecl = 1A à t =0.3s)
Sur la figure nous remarquons bien la convergence rapide de la
simulation vers le régime établi, avant et après application de la
perturbation.
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signal MLI qui commande l’MOS est donné sur la
figure suivante
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La recherche du point de fonctionnement optimal
aboutit aux caractéristiques I(V) Et P(V) suivantes :
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Simulation de l’ensemble DC/DC- MPPT -
DC /AC
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les différentes caractéristiques
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Comparaison des puissances pour les différentes liaisons
(I_ecl = -1A à t=20ms)
nous effectuerons une comparaison entre la puissance de la source
suivantes :
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Puissance délivrée par le générateur PV et Puissance de charge
(I_ecl = -1A à t = 20ms)
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Conclusion
Générale
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