ModlisationetsimulationdunmodulePV

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MODÉLISATION ET SIMULATION D'UN MODULE PHOTOVOLTAÏQUE
Conference Paper · May 2019
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2 authors:
Hassan Essakhi
University Ibn Zohr - ESTA Agadir
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Sadik Farhat
EST Agadir
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5èmes JOURNEES INTERNATIONALE MATERIAUX ET
ENVIRONNEMENT
JIME 2019
MODELISATION ET SIMULATION D’UN MODULE
PHOTOVOLTAÏQUE
H. Essakhi1, S. Farhat2
1,2 LASIME, ESTA Université Ibn Zohr , BP 33/S, 80000 Agadir, Maroc
E-mail : hassan.essak[email protected]
Résumé : L'objectif de ce travail est de réaliser un modèle mathématique d’un système photovoltaïque
(PV) pour l’intégrer au sein d’une chaine de production d’énergie renouvelable. Ce modèle est basé sur
les valeurs nominales fournies par le constructeur à savoir la tension en circuit ouvert, le courant de court-
circuit, la tension et le courant correspondant au point de puissance maximal. Le modèle ainsi obtenu
offre la possibilité de mieux prendre en compte l'influence de diverses grandeurs physiques telles que la
température, l'irradiation. Après une vue d'ensemble du système PV, l'article détaille, par la suite, la
modélisation du panneau photovoltaïque. Et l'étude des caractéristiques (tension-courant) et (tension-
puissance) en fonction de la température et de l'irradiation.
Mots clés : panneau photovoltaïque, poursuite du point de puissance maximum MPPT,
Matlab/SIMULINK
1. Introduction:
Pour injecter des énergies renouvelables dans le réseau électrique et minimiser la pollution résultant de
l'utilisation de combustibles fossiles et garantir un meilleur rendement de la production d'électricité verte, il
est nécessaire de contrôler les sources d'énergies renouvelables telles que le solaire photovoltaïque ou
l'éolien, aussi bien en termes de connaissances scientifiques que techniques. Dans ce contexte, nous avons
commencé avec l'énergie photovoltaïque. Néanmoins, la production de cette énergie est non linéaire et
varie en fonction de l'intensité lumineuse et de la température.
Ce papier est organisé comme suit : le paragraphe 2 détaille l'étude du système photovoltaïque ; le premier
sous-paragraphe est réservé à la présentation du panneau photovoltaïque tandis que le troisième paragraphe
traite la modélisation sous l’environnement Matlab/SIMULINK, enfin nous concluons sur nos résultats de
simulation.
2. Système photovoltaïque :
Le système photovoltaïque est contrôlé par la commande MPPT comme le montre la fig 1.
PV
Contrôleur
MPPT
D:rapport
cyclique
Temp
(T)
Irrad
(G)
Charge
DC
DC
DC
I
V
Figure 1: le système photovoltaïque

JIME 2019
Un système photovoltaïque se compose de quatre blocs, le premier bloc représente la source d'énergie
(panneau photovoltaïque) dont le rôle est de convertir l'éclairement en courant continu, le second bloc
est un convertisseur statique continu-continu qui permet de faire une adaptation d’impédance de sorte
que le panneau délivre le maximum d’énergie., le troisième bloc représente le système de contrôle
MPPT basé sur un algorithme qui permet d'agir sur le rapport cyclique pour extraire en permanence la
puissance maximale. Le quatrième bloc représente la charge
2.1 Présentation et modélisation du panneau solaire:
a - Circuit équivalent d’une cellule photovoltaïque PV :
Un module PV se compose d'un certain nombre de cellules solaires connectées en série et en parallèle
pour obtenir les niveaux de tension et de courant désirés. Une cellule de panneau solaire est
essentiellement une jonction de semi-conducteur p-n. Lorsqu'il est exposé à la lumière, un courant
continu est généré. Pour simplifier, le modèle à une seule diode de la figure 2 est utilisé dans ce
document. Ce modèle offre un bon compromis entre simplicité et précision avec la structure de base.
Le circuit équivalent du modèle général se
compose d'un photo-courant(Iph), d'une diode,
d'une résistance parallèle (Rp) exprimant un
courant de fuite et d'une résistance série (Rs) due
aux contacts entre les semi-conducteurs et les
parties métalliques Fig. 2
b - Equations de la cellule PV
Dans la Fig. 2. En appliquant la loi de Kirchhoff, le courant sera obtenu par l'équation suivante
   (1)
Avec :
 Iph: est un courant généré par la lumière ou le photo courant.
 Ip: courant qui circule dans la résistance parallèle, est donnée par l'équation suivante
 (2)
 I0: le courant de la diode qui est proportionnel au courant de saturation, il est donné par
l'équation suivante :
  (3)
Figure 2 : Modèle équivalent d’une cellule PV

JIME 2019
Avec :
 Is : est le courant de saturation inverse en ampère (A)
 q: charge d'électrons (1,6 × 10-19 C)
 k: constante de Boltzmann (1,38 × 10-23 J / K)
 Tc: est une température de cellule en Kelvin (K)
 A: est un facteur idéal
 Rs: est une résistance série (Ω)
Nous remplaçons dans l'équation (1), l'équation caractéristique tension-courant d'une cellule solaire est
donnée comme suit
 -  (4)
La photo courant dépend principalement de l'ensoleillement et de la température de fonctionnement de
la cellule, qui est décrite par l’équation suivante :
 (5)
 Isc: est le courant de court-circuit de la cellule à 25 ° C et 1000W / m2,
 Ki: le coefficient de température du courant de court-circuit de la cellule,
 Tref: est la température de référence de la cellule, en Kelvin (K) (= 25C ° + 273),
 G: est l'ensoleillement en watt /mètre carré (W / m2),
 Gref: est l'insolation de référence de la cellule (= 1000W / m2),
D'autre part, le courant de saturation de la cellule varie avec la température de la cellule, qui est décrite
comme suit
 ] (6)
Où
 Irs: le courant de saturation inverse de la cellule à une température de référence et un
rayonnement solaire
 Eg: est l'énergie de gap du semi-conducteur utilisé dans la cellule en électronvolt (eV)

JIME 2019
 A: est le facteur idéal qui dépend de la technologie PV et est répertorié dans le tableau I. [2]
Le courant de saturation inverse est donné par l’équation suivante
 (7)
Où
 Ns: nombre des cellules en série d'un module PV
 Isc: est le courant de court-circuit
 Voc: est la tension en circuit ouvert
c - Modélisation d’un module photovoltaïque:
Une cellule PV typique produit moins de 2W à 0,5V environ; les cellules doivent être connectées en
série-parallèle sur un module pour produire suffisamment de puissance. Une matrice PV est un groupe
de plusieurs modules PV qui sont connectés électriquement en série et en parallèle pour générer le
courant et la tension requis. Le circuit équivalent pour un module solaire disposé d’un nombre Ns des
cellules montées en série et d’un nombre Np des cellules montées en parallèle est représenté sur la
Fig.3
Figure 3: modèle général d’un panneau photovoltaïque