Rapport TER2011 Chargeur batterie PV

DEBAYLE Sébastien
HOURDEQUIN Hélène
POULIN Marius
MASTER 1 SYGELEC
Sessions 2010/2011
Rapport T.E.R.
Conception d'un chargeur de
batterie solaire alimenté par un panneau
photovoltaïque industriel

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S OMMAIRE
1. INTRODUCTION ............................................................................................................. 2
2. REMERCIEMENTS ......................................................................................................... 3
3. PRESENTATION DU PROJET PAR FONCTIONS ....................................................... 4
4. RAPPELS THEORIQUES ESSENTIELS ........................................................................ 5
4.1 Le panneau photovoltaïque ................................................................................... 5
4.2 Schéma électrique équivalent d’une cellule solaire .............................................. 5
4.3 Courbe caractéristique d’une cellule pour un éclairement considéré ................... 6
4.4 Fonctionnement du hacheur abaisseur (type Buck) .............................................. 6
4.5 Fonctionnement du microcontrôleur PIC ............................................................. 7
4.6 Fonctionnement de la Batterie .............................................................................. 7
4.7 Schéma électrique équivalent d’une batterie au plomb ....................................... 8
4.8 Courbe caractéristique d’une cellule de batterie au plomb ................................... 9
5. ETUDE ET CHOIX DE LA STRUCTURE MPPT ........................................................ 10
5.1 La structure intelligente MPPT (« Maximum Power point tracking ») .............. 10
5.2 Méthodes de recherche du point maximal ......................................................... 10
5.3 Algorithme .......................................................................................................... 11
5.4 Programme final implanté dans le microcontrôleur PIC16F876 ........................ 11
6. MODELISATION ET DIMENSIONNEMENT DE CERTAINES STRUCTURES ..... 12
6.1 Modélisation des cellules photovoltaïque ........................................................... 12
6.2 Dimensionnement du hacheur abaisseur (type Buck) ........................................ 12
6.3 Schéma électrique équivalent de la batterie au plomb ........................................ 12
7. SIMULATIONS SUR LOGICIEL ET COMPARAISON AVEC LA PRATIQUE ....... 14
8. CONCLUSION ............................................................................................................... 15
9. GLOSSAIRE ................................................................................................................... 16
10. BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................... 17
11. ANNEXES .................................................................................................................. 18

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1. I NTRODUCTION
L'énergie solaire fait partie des nouvelles sources d’énergies renouvelables. Elle
désigne l'énergie récupérée par des panneaux solaires pour la transformer en électricité. Les
cellules photovoltaïques du panneau solaire produisent du courant continu à partir du
rayonnement solaire. Ce courant peut alors être utilisé pour chauffer, éclairer ou recharger la
batterie d'un appareil. Lorsque les installations photovoltaïques sont connectées à un réseau de
distribution, la revente de l’énergie solaire produite est possible. Les installations non
connectées peuvent directement consommer l'électricité produite ou la stocker.
Le projet que nous avons choisi de réaliser est la conception d'un chargeur de batterie
solaire directement alimenté par un panneau photovoltaïque industriel situé sur le toit du
bâtiment 3A. Cette étude est réalisée en vue de la préparation de nouveaux Travaux Pratiques
dédiés au solaire dans le futur Master EEA-AEETS.
Après une brève étude du panneau photovoltaïque et de la batterie mis à disposition,
nous avons réfléchit à une structure intelligente permettant à partir du panneau de charger une
batterie en toute sécurité.
Notre dossier débutera par une présentation du projet fonctions par fonctions, de
rappels théoriques essentiels de certaines fonctions, une étude approfondie des structures
(justifications et dimensionnement), des simulations réalisées à partir de différents logiciels,
une réalisation pratique du projet et pour finir une conclusion.

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2. R EMERCIEMENTS
Avant tout développement de ce projet, il apparaît opportun de commencer ce rapport
par des remerciements, à ceux qui nous ont aidés sur le plan personnel à la réalisation de notre
projet. Aussi, Nous remercions donc Mr. Thierry PERISSE, Professeur de l’Université pour
nous avoir accueillis au sein du Bâtiment A3, salles G45-G46 et qui nous a accompagné et
guidé tout au long de notre projet.
Nous remercions également les autres Professeurs du Bâtiment ainsi que le Technicien
de nous avoir facilité l’accès aux salles de travails.

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3. PRESENTATION DU PROJET PAR FONCTIONS
La fonction chargeur de batterie photovoltaïque est réalisée à l’aide d’un convertisseur
continu/continu. Dans notre cas, le niveau de tension nécessite l’utilisation d’un convertisseur
abaisseur de type Buck.
La technique de contrôle communément utilisée consiste à agir sur le rapport cyclique
du convertisseur de manière automatique pour amener le générateur photovoltaïque à sa
valeur optimale de fonctionnement qu’elles que soient les instabilités météorologiques ou
variations brutales de charges qui peuvent survenir à tout moment. Pour cela nous utilisons
une commande extrémale MPPT.
Cahier des charges :
Le matériel mit à disposition conditionne directement notre cahier des charges.
Panneau
Photovoltaïque PHOTOWATT PW6-110 Wp - 12V
Batterie SONNENSCHEIN Plomb Gel A512/30 G6 - 12v -
30Ah
PIC MICROELECTRONICA 16F876
Sonde de courant LEM HXS 20-NP
Notre projet consiste à réaliser un
régulateur de charge pour batterie en
toute sécurité pour celle-ci et de manière
optimale.
Le régulateur est l’élément
central d’un système photovoltaïque : il
contrôle le flux d’énergie. Il doit charger
la batterie tout en la protégeant des
surcharges et des décharges profondes et
réaliser une transformation de puissance
(recherche du point de puissance
maximum, « Maximum Power point
tracking », MPPT).