Mémoire de stage Valeo
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Notes d’applications Réalisation d’une Carte Mppt en implantant l’algorithme dans un processeur PIC Le projet « stratégie de commande évoluée de panneaux solaires » a été proposé par l’entreprise EDF ENR Solaire, leader français dans les installations photovoltaïques pour particuliers et industriels. A travers des études effectuées par notre client, deux problématiques ont été relevées : la puissance produite par une installation photovoltaïque n’est pas maximale avec les solutions électroniques existantes, la sécurité des intervenants lors d’un incident n’est pas garantie 1 Existant En analysant la solution existante appliquée aux installations photovoltaïques, on constate qu'elle se compose d'un ensemble de panneaux qui vont fournir le niveau de tension nécessaire (DC), l'onduleur qui assure la conversion DC - AC et enfin le MPPT (Maximum Power Point Tracker) qui garantit un fonctionnement optimal des panneaux. Or, vu la courbe V(I) du panneau solaire, on peut dire qu'un seul MPPT ne pourra pas atteindre le point de fonctionnement optimum de chaque panneau car il ne verra que la courbe globale V(I) de toute l'installation. De ce fait, on propose de changer la solution actuelle en remplaçant le convertisseur central DC - AC par des convertisseurs DC - DC chacun muni d'un MPPT associés aux panneaux. Aussi, un système de synchronisation avec le réseau EDF sera intégré afin de garantir un couplage correct. La conversion DC - AC sera ensuite assurée par un pont en H. Du fait qu'on remonte les convertisseurs principaux au niveau des panneaux, on pourra dire que le système de mise hors tension sera plus facile à intégrer dans la carte Mppt qui va commander des convertisseurs de puissance. 2 Principe de fonctionnement Un MPPT, de l'anglais « Maximum Power Point Tracking » est un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point de puissance maximale d'un générateur électrique non linéaire. En conséquence, pour un même éclairement, la puissance délivrée sera différente selon la charge. Un contrôleur MPPT permet donc de piloter le convertisseur statique reliant la charge (une batterie par exemple) et le panneau photovoltaïque de manière à fournir en permanence le maximum de puissance à la charge. Figure 1Principe de fonctionnement d'une commande MPPT Ousama OSMAN Année 2011/2012 Page 1 Notes d’applications La recherche du point de puissance maximale se fait en comparant un point de puissance "P2" mesurée à l’instant "t" avec un point de puissance "P1" mesurée à l’instant "t-1". Si "P1" < "P2", la pente de la tangente est positive, cela signifie que nous nous rapprochons du point de puissance maximale. A l'inverse, si la pente de la tangente est négative, cela veut dire que nous avons dépassé le point de puissance maximal. Ainsi, au démarrage du système, la recherche du PPM se fait progressivement en cherchant le premier maximum A partir du signe de la dérivée de la puissance, nous pouvons déterminer le sens de son évolution et détecter par la suite le point de puissance maximale (défini par le paramètre alpha Port RB1). Ousama OSMAN Année 2011/2012 Page 2 Notes d’applications Le signe de la dérivée de la puissance permet d’exécuter cet algorithme. Si la dérivée est positive et la variable (cette variable indique le sens de la recherche du PPM) est au niveau haut « 1 », cette dernière reste identique puisque le signe positif de la dérivée indique que nous nous rapprochons du PPM. Contrairement, lorsque la dérivée est négative, cela se traduit par un dépassement du PPM. Dans ce cas, nous testons la valeur de la variable H (cette variable indique si le timer 0 a débordé). Le timer 0 est chargé par une valeur programmée qui correspond à la valeur du délai. La variable H passe à « 1 » lorsque secondes se sont écoulées depuis le dernier changement du sens de recherche du PPM. Ainsi, si la variable H vaut « 1 », nous inversons le sens de la recherche en changeant la valeur de la variable et nous réinitialisons le timer à 0 et la variable H. Par contre, si la dérivée est négative et la variable H vaut « 0 », l’algorithme attendra à ce que le timer 0 s’écoule (H=1) pour inverser le sens de poursuite (). En résumé, nous ne changeons le sens de la recherche que si la dérivée est négative et si secondes se sont écoulées depuis le dernier changement du sens de la recherche. De cette manière le point de fonctionnement du module PV oscille de manière permanente autour du PPM. La mise hors tension du système est assurée en enfonçant un bouton rouge qui existe sur la carte qui va mettre la commande α du Mppt à Zéro et qui va assurer l’ouverture de l’interrupteur du DC-DC Ousama OSMAN Année 2011/2012 Page 3 Notes d’applications 3 Application sur le projet La commande représentée au-dessus n’est qu’une partie de la commande totale envoyée sur les convertisseurs DC-DC. Elle garantira l’ouverture des interrupteurs de puissance et aura comme rôle l’extraction du maximum de puissance de chaque panneau. Une deuxième qui assure seulement la fermeture des interrupteurs de puissance afin de garantir une synchronisation avec la tension du réseau EDF Ousama OSMAN Année 2011/2012 Page 4 Notes d’applications Carte Mppt : Capteur du courant Courant Shunt Bouton qui assure la mise hors tension du système en cas de besoin Pic 18f1220 RS+ Commande Des interrupteurs RS- +15_2 GND_15_1 +15_1 GND_5 -15_1 +5V Tension d’entrée d’un seul étage du panneau (12 V) max Opto-coupleur (12V 5v) Remarque: La masse GND_15_1 et la masse du panneau à l’entrée sont connectées La masse GND_5 et la masse GND_15_2 a la sortie sont connectées Ousama OSMAN Année 2011/2012 Page 5
