Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d`énergie

Amélioration et caractérisation des chaînes
de conversion d’énergie photovoltaïque
C. ALONSO, R. LEYVA-GRASA, H. VALDERRAMA-BLAVI,
CID-PASTOR, R. PEDROLA-VALS, M-F. SHRAIF, V. BOITIER,
I. QUEINNEC, D. LAGRANGE, A. MARTINEZ
Plan de l’exposé
• Premiers travaux sur un module Boost comprenant une MPPT.
- Module de conversion élémentaire comprenant une MPPT
• Evaluation des différents chargeurs pour systèmes PV.
- Banc de mesures réalisé spécifique
- Amélioration des MPPT
• Nouvelles architectures de conversion.
-AC-LFR, N-AC-LFR, Multi Niveaux
- Partenariat URV - LAAS
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L’optimisation des systèmes
photovoltaïques
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L’optimisation des systèmes PV
• Thème général des recherches.
- Création de chaines de conversion modulaires photovoltaïques,
- Développement de lois de commandes spécifiques,
- Développement de convertisseurs statiques dédiés de faible puissance (100W),
- Etude des associations des convertisseurs
• Enjeux.
- Réduction des coûts,
- Augmentation de la fiabilité,
- Connaissance des systèmes complexes,
- Conception et réalisation optimisée des systèmes.
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Site expérimental d’étude
Financement : ECODEV (de 1997 à 2002)
Contrat Région Midi-Pyrénées
• Développement d’un site expérimental
1kW de panneaux, 16 batteries de 80 Ah
• Conception d’un site modulaire ouvert pouvant évoluer selon les besoins
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Etage d’adaptation source- charge
IPV
L
Ie
VPV
PV
Charge
Connexion électrique directe
Entre le générateur PV et la charge
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Ve
PV
Ce
D
IS

Control
C Load VS
RC
Exemple de convertisseur DC-DC
Utilisé comme adaptateur entre charge et source
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Problème d’adaptation source- charge
dans les générateurs PV
PPV
PPV
R1
R2
ICC1
PPM1
P1
R3
ICC2
PPM2
R4
VPV
VBat
P2
VPV
VOC2 VOC1
Problèmes à résoudre en 97 sur le convertisseur statique
- Obtention de convertisseurs statiques de très faibles puissances et
de très haute performance
- Association optimale des convertisseurs elementaires pour obtenir des chaines
modulaires hautement fiabilisées
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Principe de la commande MPPT
PPV
PPV
P2b
P2c
P1c
P2a
P1b
P2b
P2d
P1b
P1d
P1a
P1c_cas1
P2c
P1a
P2a
VPV
Principe de base de la commande MPPT
P1c_cas2
VPV
Changement brutal des conditions
d’ensoleillement et répercution sur la
recherche du MPP
 Limitation des commandes MPPT
 Les courbes P(V) du générateur peuvent présenter plusieurs MPP
 Des changements brutaux d’ensoleillement ou de charge peuvent arriver
à tout moment
 Les oscillations autour du MPP entraînent des pertes
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La commande MPPT du LAAS
Triangular
Generator
LPF
cf
Array
Current
Multiplier
+
Array
Voltage
LPF
cs
cf
cs
>
Comparator
-
Flip
Flop
+
RC
Circuit
Boost Control
Signal
PWM
Comparator
Salameh & al.
Proc. Of Ann. Solar Energy Soc., 1988
 Système de contrôle
 Implantation utilisant uniquement des composants analogiques
 Permet des fréquences de commutation plus élevées
 Permet une réduction des tailles des composants passifs
 Constitution
 Mesure des courants et tensions du panneau photovoltaïque
 Recherche permanente du MPP par oscillations autour de lui
 Compromis existant entre la dynamique et la performances
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Simulations de la MPPT
Variation brutale d’éclairement
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