République Algérienne Démocratique et Populaire

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Hadj Lakhdar Batna
Faculté de Technologie
Département d’Électronique
Mémoire
Présenté pour l’obtention du diplôme de
MAGISTER en Électrotechnique
OPTION
Maitrise des Energies
Par
BOUZIDI Ali
Thème
DIAGNOSTIC ET CONTROLE DES SYSTEMES DE
CONDITIONNEMENT DE L'ENERGIE PHOTOVOLTAÏQUE.
CAS D’UN SYSTEME CONNECTE AU RESEAU ELECTRIQUE
Soutenu le : 11/04/2016 devant le Jury composé de :
Dr. ARROUF Mohamed Prof. Université de Batna 2 Président
Dr. BENDAAS Mohamed Lokmane Prof. Université de Batna 2 Rapporteur
Dr. MENACER Arezki Prof. Université de Biskra Examinateur
Dr. BARKAT Said M.C.A. Université de M’sila Examinateur

Remerciement
Je remercie, en premier lieu, ALLAH qui m’a donné ce bien là pour que je
vive ce jour, ALLAH qui m’a donné la patience et le courage pour que je
puisse terminer ce travail.
Je tiens tout particulièrement à exprimer mes sincères remerciements à mon
encadreur, le Professeur BENDAAS Mohamed Lokmane, pour m’avoir
encadré pendant la réalisation de ce travail et surtout les conseils avisés qu’il
m’a prodigué, témoignant de ses qualités scientifiques et humaines.
Aussi, je tiens à exprimer mon profonde gratitude au Docteur
BARKAT Said pour son aide, ses conseils précieux et ses encouragements
incessants durant la préparation de ce travail.
Je remercie tous les membres du jury qui acceptent de juger notre travail et
pour l’intérêt qu’ils l’ont porté.
Je tiens à remercier les responsables et tout le personnel du département
de L’électrotechnique pour les facilités qu’ils m’ont accordé pour parfaire ce
travail.
Un grand merci à tous les enseignants qui ont contribué à notre formation
sans exception soit durant la formation de graduation ou de poste graduation.
Enfin, je remercie tous ceux qui ont contribué, de près ou de loin, à ma
formation et à l’élaboration de ce modeste.
Merci encore à tous
Bonne lecture !

. Table des matières
i
Table des matières
Tabledesmatières................................................................................................................................................i
Listedesfigures................................................................................................................................................vii
Listedestableaux.............................................................................................................................................xii
Abréviationsetsymboles...............................................................................................................................xiii
Introductiongénérale.........................................................................................................................................1
ChapitreI:Généralitéssurl’EnergiePhotovoltaïque
I.1Introduction..................................................................................................................................................4
I.2Capacitéd’installationphotovoltaïque.....................................................................................................5
I.3RayonnementSolaire...................................................................................................................................6
I.3.1ConversionPhoton‐Electron.............................................................................................................8
I.4CellulePhotovoltaïque.................................................................................................................................8
I.4.1Technologiephotovoltaïque.................................................................................................................9
I.4.1.1Cellulesdepremièregénération...................................................................................................9
I.4.1.1.1Cellulesausiliciummonocristallin......................................................................................9
I.4.1.1.2Cellulesausiliciumpolycristallin..........................................................................................9
I.4.1.2Cellulesdedeuxièmegénération..................................................................................................9
I.4.1.3Cellulesdetroisièmegénération.................................................................................................10
I.4.2Comparaisonentrelesdiffèrenttypes..............................................................................................10
I.4.3ProductionmondialedesmodulesPV.............................................................................................11
I.5Modélisationd’unecellulephotovoltaïque.............................................................................................11
I.5.1Modèleidéal..........................................................................................................................................11
I.5.2Modèleréelàunediode......................................................................................................................12
I.5.3Modèleavecpertesohmiques............................................................................................................13
I.5.4Caractéristiquesélectriquesd’unecellule.........................................................................................15
I.6Modulephotovoltaïque..............................................................................................................................16
I.6.1Conceptiond’unmodule.....................................................................................................................18
I.6.2ProtectiondesmodulesPV.................................................................................................................18

. Table des matières
ii
I.6.2.1Lesdiodesby‐pass........................................................................................................................18
I.6.2.2Lesdiodesantiretour...................................................................................................................19
I.6.3Modèledumodulephotovoltaïque...................................................................................................19
I.6.4Caractéristiquesessentiellesdumodulephotovoltaïque...............................................................20
I.6.4.1InfluencedelatempératuresurlacaractéristiqueIs‐Vsdumodule......................................21
I.6.4.2InfluencedelʹirradiationsurlacaractéristiqueIs‐Vsdumodule...........................................21
I.6.4.3InfluencedelarésistancesériesurlacaractéristiqueIs‐Vsdumodule..................................22
I.6.5Champdemodulesphotovoltaïques................................................................................................22
I.7Avantagesetinconvénientsdel’énergiephotovoltaïque......................................................................23
I.7.1Avantages..............................................................................................................................................23
I.7.2Inconvénients........................................................................................................................................24
I.8Conclusion....................................................................................................................................................24
ChapitreII:ModélisationetCommanded’unSystème
PhotovoltaïqueConnectéauRéseau
II.1Introduction................................................................................................................................................25
II.2Systèmephotovoltaïqueétudié................................................................................................................26
II.3Hacheurboost............................................................................................................................................27
II.3.1Étudedufonctionnement.................................................................................................................27
II.3.1.1Conductioncontinue...................................................................................................................28
II.3.1.2Formesd’ondesdesprincipauxsignaux..................................................................................29
II.3.1.3Natureduhacheurboost............................................................................................................29
II.3.1.4Conditiondeconductioncontinue............................................................................................30
II.3.1.5Rapportdeconversion................................................................................................................30
II.3.2Dimensionnementdescomposantsduhacheurboost..................................................................31
II.3.2.1L’inductanced’entrée..................................................................................................................31
II.3.2.2Condensateurdesortie...............................................................................................................31
II.3.2.3Condensateurd’entrée................................................................................................................32
II.3.3CommandeMLIduhacheur.............................................................................................................32
II.3.4ConceptdeMPPT...............................................................................................................................32
II.3.4.1Lesméthodesindirectes..............................................................................................................33
II.3.4.2Lesméthodesdirectes.................................................................................................................34
II.3.4.2.1MéthodePerturb&Observe(P&O)...................................................................................34
II.3.4.2.2Incrémentationdeconductance(Inc‐cond).......................................................................36

. Table des matières
iii
II.3.4.2.3Comparaisonentrelesdeuxméthodes..............................................................................38
II.3.4.2.4Simulationdesdeuxméthodes...........................................................................................38
II.4Onduleurdetensionmultiniveaux.........................................................................................................41
II.4.1Onduleurdetensionàdeuxniveaux...............................................................................................42
II.4.1.1Structuregénérale........................................................................................................................42
II.4.1.2Modélisationdel’onduleur........................................................................................................42
II.4.1.2.1Fonctiondecommutation....................................................................................................42
II.4.1.2.2Tensiondesortie...................................................................................................................43
II.4.1.2.3Représentationvectorielle...................................................................................................44
II.4.1.3Modulationvectorielle................................................................................................................45
II.4.1.3.1PrincipedelaMLIvectorielle.............................................................................................45
II.4.1.3.2Localisationduvecteurderéférence................................................................................46
II.4.1.3.3Calculdestempsdecommutation.....................................................................................47
II.4.1.3.4Générationdesimpulsionsdecommande........................................................................48
II.4.1.3.5SchémablocdalaMLIvectorielle......................................................................................49
II.4.2Onduleuràtroisniveaux...................................................................................................................49
II.4.2.1Structuregénérale........................................................................................................................49
II.4.2.2Modélisationdel’onduleur........................................................................................................49
II.4.2.2.1Différentesconfigurationsd’unbrasdel’onduleur.........................................................49
II.4.2.2.2Fonctiondecommutation....................................................................................................51
II.4.2.2.3Commandecomplémentairedesinterrupteurs...............................................................51
II.4.2.2.4Tensiondesortie...................................................................................................................51
II.4.2.2.5Représentationvectorielle...................................................................................................52
II.4.2.3Modulationvectorielledel’onduleuràtroisniveaux............................................................53
II.4.2.3.1Localisationduvecteurderéférence................................................................................54
II.4.2.3.2Calculdestempsdecommutation.....................................................................................55
II.4.2.3.3Générationdesimpulsionsdecommande........................................................................56
II.4.2.4Equilibragedestensionsdescondensateurs............................................................................58
II.4.2.4.1Equationsdescourantsd’entéedel’onduleur.................................................................59
II.4.2.4.2Choixdelaredondanceàappliquer..................................................................................60
II.4.3Buscontinu..........................................................................................................................................60
II.4.4Filtrederaccordement.......................................................................................................................61
II.5Modélisationetcommandedusystèmephotovoltaïquecomplet......................................................62
II.5.1Modélisationdusystème...................................................................................................................62