Mémoire de MAGISTER - Université Ferhat Abbas

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
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UNIVERSITE FERHAT ABBAS  SETIF-
UFAS (ALGERIE)
Faculté de Technologie
Mémoire de Magister
Présenté au département d’Électrotechnique
Pour obtenir le diplôme
De Magister En Electrotechnique
Option :
Réseaux Electriques
Par :
M. SLAMA Fateh
Thème
Modélisation d’un système multi générateurs photovoltaïques
interconnectés au réseau électrique
Soutenu le …………… devant la commission d’examen composée de :
Dr. MOHAMMED MOSTEFAI
Prof.
Université Ferhat Abbas de Sétif
Président
Dr. HAMMOUD RADJEAI
M.C.A
Université Ferhat Abbas de Sétif
Rapporteur
Dr. LAZHAR RAHMANI
Prof.
Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur
Dr. AHMED GHERBI
Prof.
Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur
Dr. AISSA CHOUDER
M.C
CDER, Bouzaréah
Invité

Dédicaces
A mes chers parents
A mon cher frère, à mes sœurs,
Et à tous mes amis.

Remerciements
.
Je remercie vivement Monsieur Dr. HAMMOUD RADJEAI, pour L’honneur
qu’il me fait en encadrement, et son entière disponibilité durant toutes les étapes de
mon projet.
Je tiens à remercier aussi l’équipe de recherche dans le laboratoire photovoltaïque
au CDER, dont fait partie Monsieur Dr. AISSA CHOUDER qui m’a fait l’honneur de
présider et d’examiner ce travail. Pour toute sa générosité, sa présence morale et
physique, sans oublier sa qualité humaine, et son aide dans l’élaboration de ce travail.
J’exprime mes remerciements au Pr. MOHAMMED MOSTEFAI de m’avoir
fait l’honneur de présider le jury de ce mémoire.
Mes remerciements vont aussi à Messieurs Pr. LAZHAR RAHMANI et Pr.
AHMED GHERBI, membres du jury, pour leurs disponibilités et leurs gentillesses.
Mes remerciements vont également à tous les enseignants du département
d’électrotechnique pour leurs conseils.
Je n’oublierai pas de remercier aussi mon père, ma mère, mon frère et mes
sœurs pour leurs soutiens.
Sétif, le 01 /04/2011
SLAMA FATEH

SOMMAIRE
Sommaire
Introduction générale
Chapitre 01 ......................................................................................................................................... 1
Les systèmes photovoltaïques
1.1. Introduction ................................................................................................................................... 1
1.2. Potentiel solaire ............................................................................................................................. 2
1.2.1. Potentiel solaire extraterrestre .......................................................................................... 2
1.2.1.1. Rayonnement solaire extraterrestre ......................................................................... 2
1.2.1.2. Temps solaire vrai (TSV) ........................................................................................ 3
1.2.1.3. Position du soleil ..................................................................................................... 4
1.2.1.4. Géométrie d’orientation : collecteur- faisceau du soleil ......................................... 5
1.2.2. Rayonnement solaire ........................................................................................................ 5
1.2.2.1. Spectre solaire ......................................................................................................... 5
1.3. Masse d’air .................................................................................................................................... 7
1.4. Semi conducteur ............................................................................................................................ 8
1.4.1. Formation de la jonction PN ............................................................................................. 8
1.4.2. Principe de fonctionnement de la cellule photovoltaïque ................................................. 9
 Type et rendement des cellules photovoltaïques .............................................................. 9
1.5. Protections classiques d’un générateur photovoltaïque ............................................................. 11
1.6. Les systèmes photovoltaïques : ................................................................................................... 11
1.6.1. Les systèmes photovoltaïques avec stockage électrique : .............................................. 12
1.6.2. Les systèmes à couplage direct sans batterie : ................................................................ 12
1.7. Secteurs d’application : ............................................................................................................... 13
1.8. Avantages et inconvénients de l’énergie photovoltaïque ............................................................ 14
1.8.1. Inconvénients : ................................................................................................................ 14
1.8.2. Avantages ............................................................................................................................................................. 14
Conclusion …………………………………………………………………………………………..15

SOMMAIRE
Chapitre 02 ....................................................................................................................................... 16
Modélisation d’un système photovoltaïque
2.1. Introduction ................................................................................................................................. 16
2.2. Circuit équivalent d’une cellule solaire....................................................................................... 16
2.2.1. Cas d’une cellule idéale .................................................................................................. 16
2.2.2. Cas d’une cellule réelle ................................................................................................... 17
2.3. Constitution d’un générateur photovoltaïque (GPV) .................................................................. 20
2.3.1. Association des Cellules Photovoltaïques en Parallèle .................................................. 20
2.3.2. Association des Cellules Photovoltaïques en Série ........................................................ 21
2.4. Influence de l’Éclairement .......................................................................................................... 23
2.5. Influence de la Température........................................................................................................ 24
2.6. Influence de la résistance série .................................................................................................... 25
Conclusion………………………………………………………………………………………...25
Chapitre 03 ....................................................................................................................................... 26
Étage d’adaptation d’un générateur
photovoltaïque à la charge
3.1. Introduction ................................................................................................................................. 26
3.2. Connexion directe source-charge ................................................................................................ 26
3.3. Étage d’adaptation entre un Générateur PV et une charge ......................................................... 27
3.3.1. Convertisseurs DC/DC ................................................................................................... 28
3.3.1.1. Le hacheur survolteur (Boost) :............................................................................. 28
3.3.1.2. Le hacheur dévolteur (Buck) ................................................................................. 34
3.3.1.3. Le convertisseur Buck-Boost ................................................................................ 36
3.3.2. Adaptateur continu/alternatif DC/AC. ............................................................................ 37
Conclusion………………………………………………………………………………………...39