regulateur et panneaux solaire

REGULATEUR DE CHARGE SOLAIRE
Régulateur : exemple régulateur de tension, de vitesse…régulateur
PID, TOR ?
Pourquoi un régulateur dans la chaîne ?
Pt de fct possible
(1 charge à la fois)
Il suffit d’y mettre le
nombre de panneaux
solaires convenables
I
np *Icc
1/R
Ruban de LED
Mcc ou batterie
U
E
ns *U0
POURQUOI UN REGULATEUR ?
Le générateur est une source de courant continu…non stationnaire car
dépend de facteurs d’influences non négligeable : le point de
fonctionnement varie !!
La nuit et par faible éclairement, il ne fournit aucune puissance.
Il ne peut également fournir, dans les meilleurs conditions, toute la
puissance électrique voulue à moins de disposer de suffisamment de
panneaux PV c’est à dire de surface.
Le panneau solaire n’est pas connecté aux charges…il a pour fonction
principale de recharger la batterie : plus qu’un point de
fonctionnement, il faut alors rechercher un fort courant de charge.
La batterie est indispensable…mais présente des conditions de
fonctionnement qui impose une régulation.
Le régulateur de charge est un « système automatique » dont la
fonction principale est d’assurer le contrôle de l’état de charge de la
batterie : pas de surcharge ni décharge trop profonde.
LES FONCTIONS ET BRANCHEMENT DU
REGULATEUR
Ipv
Idc
SOURCE
REGULATEUR
(DE CHARGE
SOLAIRE)
Upv
CHARGES
Udc
DC
PV
Ub
Ib
Optimisation de la
puissance fournie
par le générateur
PV
OBSERVER LES
COURANTS – TENSIONS
TRACER Udc(Idc)
Sortie 12 V
régulée
Assurer le
contrôle de l’état
de la batterie
LES FONCTIONS DU REGULATEUR
Idc
Ipv
USAGES
GENE
PV
REGULATEUR
(DE CHARGE
SOLAIRE)
Upv
Udc
Ib
I’b
Ub
CONVERTISSEUR DC / AC
Iac
Uac
APPLICATIONS
AC
DC
REGULATEUR ET BATTERIE (1)
La batterie se décharge… elle fournit une puissance électrique à
partir de son énergie chimique
tension
I
Décharge régulière lente
A
Seuil inf
V
Décharge
importante
temps
U
REGULATEUR ET BATTERIE (2)
La batterie se recharge… elle reçoit une puissance électrique et
reconstitue son énergie chimique
tension
Surcharge importante :
danger
I
A
Seuil sup
V
Recharge régulière
lente
temps
U
Chargeur de
batterie
REGULATEUR ET BATTERIE (3)
tension
APPLI
CATIO
NS
PV
U
Eviter la surcharge : ne
plus recharger la batterie.
1
Seuil
sup
Seuil
inf
3
PV
I
Ipv
APPLIC
ATIONS
U
Eviter la décharge profonde :
recharger la batterie (si
possible sinon arrêt)
2
temps
Alarme
sonore
PV
U
I
APPLI
CATIO
NS
REGULATEUR ET BATTERIE (3)
COMMANDE
1
2
Maintenir/gérer la
charge de la batterie
PV
APPLICAT
IONS
U
FT
LH
REGULATION
DE DEBIT
LD
FT
FIC
REGULATEUR ET PANNEAUX SOLAIRE
2
3
Optimiser le
fonctionnement du
panneau en travaillant à
puissance maximale
REGULATEUR UNE POSITION CENTRALE
Idc
Ipv
PV
REGULATEUR
(DE CHARGE
SOLAIRE)
Upv
APPLICA
TIONS
Udc
Ib
I’b
Ub
CONVERTISSEUR DC /
AC
Ia
Uac
c
APPLICATIONS
AC
Ipv et Upv si possible au point de puissance maximale
mais dépend de l’éclairement (jour/nuit)
Ib > ou < 0 selon la phase recharge (récepteur) ou
décharge (générateur).
Ub à réguler entre seuil haut et seuil bas
Udc imposée (régulée) et Idc variable selon la
puissance de l’application DC
Uac alternatif (pas forcément sinusoïdale !  taux de
distorsion harmonique acceptable pour les charges
AC ) mais de valeur efficace 230 V et fréquence 50
Hz compatibles avec domestique.
Iac dépend de la charge
REGULATEUR MLI
Désormais deux techniques (complémentaire d’une régulation série ou
shunt) :
modulation de largeur d’impulsion : le régulateur PWM hache le
courant délivré par le module, et l'envoie dans la batterie sous forme
d'impulsions. Il gère de façon optimale les connexions et déconnexions
du module au reste du système. Selon l’état de charge des batteries, il
effectue des coupures plus ou moins longues et plus ou moins
fréquentes.
Vb
Ib
temps
REGULATEUR MPPT
détecteur de point de puissance maximum ou MPPT du panneau
puis conversion en courant de charge par un convertisseur DC/DC
dévolteur BOOST pour disposer d’un courant de charge élevé.
REGULATEUR MPPT
Ib
Ipv
Ipv
Convertisseur
DC / DC
Boost - Buck
(hacheur)
Vpv
Charge DC
Batterie
MPP
Vb
P’3
DP > 0
P1
Vpv
P3
P2
P’1
Rapport
cyclique
DP
DP < 0
Commande
MPPT
ou MLI
DP < 0
>0
P’2
Vb
Vpv
Image du courant de recharge de
la batterie fourni par la sortie
régulateur : cycle de 0,5 s.
« Simulation » du panneau solaire
par une alimentation régulée.
Influence de l’éclairement
supprimée mais…
Tension de charge de la batterie.
Intensité provenant du
panneau solaire
Image du courant provenant du
panneau solaire
Dispositif avec sonde de courant et 10
spires pour « amplifier » le courant.
Mesure de la tension aux bornes
de la batterie
BILAN
Le régulateur : « système automatique » dont la fonction principale est
d’assurer le contrôle de l’état de charge de la batterie : pas de
surcharge ni décharge trop profonde. Quand la batterie est chargée à
100%, il faut arrêter le courant de charge.
Le principe est de diminuer de façon automatique l’injection du courant
dans la batterie quand celle-ci atteint sa pleine charge. Et de recharger la
batterie durant les phases d’ensoleillement et de non utilisation.
Il assure également l’adaptation entre les panneaux solaires et les
utilisations en essayant de placer le point de fonctionnement au point
de puissance maximale.
La technique de régulation utilisée est soit de la PWM (MLI) soit du
MPPT (PPM)
Le régulateur est polarisé par la batterie pour alimenter sa partie
puissance et sa partie commande
Il doit posséder une interface de visualisation