inj MAKHLOUFI SALIM

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R é p u b l i q u e A l g é r i e n n e D é m o c r a t i q u e e t P o p u l a i r e
M i n i s t è r e de l’E n s e i g n e m e n t S u p é r i e u r et de la R e c h e r c h e Sc i e n t i f i q u e
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T H E S E
Présentée à
l’U n i v e r s i t é H a d j L a k h d a r B a t n a
Faculté de Technologie
Département d’Electronique
En vue de l’obtention du diplôme de
D O C T O R A T E N S C I E N C E S
Présentée par
MAKHLOUFI SALIM
Maître Assistant à l’Université d’Adrar
Magister en Electronique – Université de Batna
Ingénieur d’Etat en Electronique – Université de Batna
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CONTRIBUTION A L’OPTIMISATION DES INSTALLATIONS
PHOTOVOLTAIQUES PAR DES COMMANDES INTELLIGENTES
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Thèse soutenue le : 19 janvier 2013 devant le jury :
Lamir SAIDI
Président
Professeur
Univ. Batna
Rachid ABDESSEMED
Rapporteur
Professeur
Univ. Batna
Boubaker AZOUI
Examinateur
Professeur
Univ. Batna
Djallel KERDOUN
Examinateur
Maître de Conférences
Univ. Constantine
Abderrahmane DIB
Examinateur
Maître de Conférences
Univ. OEBouaghi
Djamel RAHEM
Examinateur
Maître de Conférences
Univ. OEBouaghi
Thèse préparée au sein du Laboratoire d’Electrotechnique de Batna (LEB)

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A mes chers parents
A ma femme et mes enfants
A ma sœur et mes frères et leurs familles
Je dédie ce travail

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REMERCIEMENTS
Au terme de ce travail, fruits de longues années de labeur, mes remerciements
vont tout d'abord à Allah le tout puissant, le miséricordieux de m'avoir donné
la force et la capacité pour le mener à bout.
Mes profonds remerciements vont après à mon directeur de thèse monsieur
Rachid ABDESSEMED professeur à l'université de BATNA pour avoir
accepter de m'encadrer, pour son aide, ces encouragements et ces conseils
précieux.
Je tiens particulièrement à remercier Monsieur Lamir SAIDI Professeur à
l’Université de Batna, pour l’honneur qu’il m'a fait en acceptant d’assurer la
présidence du jury.
Mes vifs remerciement vont également à monsieur Boubaker AZOUI
professeur à l’Université de Batna, à monsieur Djallel KERDOUN maître de
conférences à l’Université de Constantine, à monsieur Abderrahmane DIB
maître de conférences à l’Université d'Oum El Bouagui ainsi qu'à monsieur
Abderrahmane DIB maître de conférences à l’Université d'Oum El Bouagui
pour avoir accepté de juger ce travail.
Mes remerciements s'adressent enfin à tous ceux ou celles qui ont contribués
de près ou de loin à l'aboutissement de ce travail.

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SOMMAIRE

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SOMMAIRE
Dédicace……………………………………………………………………………….1
Remerciements………………………………………………………………….……..2
Sommaire………………………………………………………………………………4
Nomenclature………………………………………………………………………….7
INTRODUCTION GENERALE…………………………………………………..…10
Chapitre 1: Généralités sur les systèmes photovoltaïques ……………………….….12
1. Introduction…………………………………………………………………….....13
2. La cellule photovoltaïque………………………………………………………….14
2.1. Les principaux types de cellule………………………………………………....15
2.1.1. Cellule en silicium amorphe………………………………………………..….15
2.1.2. Cellule en silicium monocristallin……………………………………….…….15
2.1.3. Cellule en silicium polycristallin………………………………………………16
2.2. Modélisation de la cellule photovoltaïque………………………………..……..16
2.3. Caractéristique courant – tension………………………………………….….…17
2.3.1. Tension de circuit ouvert VCO………………………………………………....18
2.3.2. Courant de court-circuit ICC……………………………………………………19
2.3.3. La puissance caractéristique d'une cellule PV…………………………………19
2.3.4. Le facteur de forme…………………………………………………………....20
2.3.5. Rendement de conversion……………………………………………………..21
2.4. Effet de la résistance série……………………………………………………….21
2.5. Effet de la résistance shunt………………………………………………………22
2.6. Effet de l’ensoleillement………………………………………………………...22
2.7. Effet de la température…………………………………………………………..22
3. Association des cellules photovoltaïques: Le module photovoltaïque…………….23
4. Panneaux photovoltaïques………………………………………………………....24
5. Le champ photovoltaïque………………………………………………………….25
6. Différents types d'installations photovoltaïques…………………………………...26
6.1. Systèmes connectés au réseau…………………………………………………...27
6.1.1. Composantes d'un systèmes connectés au réseau……………………………...28
6.2. Les systèmes en site isolé « autonome »……………………………………..….29
7. Orientation des capteurs…………………………………………………………...31
8. Inclinaison des panneaux…………………………………………………………..31
9. Sources de pertes énergétiques…………………………………………………….32
10. Avantages et inconvénients…………………………………………………..…..33
11. Conclusion………………………………………………………………………..34
Chapitre 2: Modélisation et commande classique des systèmes photovoltaïques…....35
1. Introduction………………………………………………………………………..36
2. Différent type de systèmes photovoltaïques connectés au réseau………………....37
2.1. Système à convertisseur unique………………………………………………....37
2.2. Système avec bus à basse tension alternative……………………………………37
2.3. Système à bus continu intermédiaire………………………………………….....38
2.4. Système avec hacheur et onduleur…………………………………………...….38
3. Convertisseur statique à structure matricielle…………………………………..…39
3.1. Introduction………………………………………………………………...……39
3.2. Définition de la fonction de connexion……………………………………….…39
2.3. Définitions de la matrice de conversion…………………………………………39