République Algérienne Démocratique et Populaire

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Mohamed Boudiaf
Faculté de Génie Électrique
Département d’Électronique
Thèse de Doctorat Es-Sciences
Spécialité : Électronique
Option : Systèmes Photovoltaïques
Présentée par
DAOUD Amine
Intitulée
Contrôle de la Puissance d’un Générateur
Photovoltaïque pour le Pompage Solaire
Soutenue le 17/09/2013, devant le jury composé de :
Mr FLAZI Samir Président Professeur USTO-MB
Mr AHMED-FOITIH Zoubir Rapporteur Professeur USTO-MB
Mr CHAKER Abdelkader Examinateur Professeur ENSET-Oran
Mr MEROUFEL Abdelkader Examinateur Professeur U. Djilali Liabes
de Sidi Bel-Abbès
Mr BENDAOUD Abdelber Examinateur Professeur U. Djilali Liabes
de Sidi Bel-Abbès
Mr BENDIABDELLAH Azzedine Examinateur MC-A USTO-MB

Table des Matières
INTRODUCTION GENERALE
1
Chapitre 1 : Systèmes Photovoltaïques
1-1 INTRODUCTION 3
1-2 POTENTIELS NATIONAL DES ENERGIES RENOUVELABLES 3
1-2-1 Potentiel de l’énergie éolien 3
1-2-2 Potentiel de l’énergie géothermique 4
1-2-3 Potentiel de l’hydroélectricité 4
1-2-4 Le potentiel de la biomasse 4
1-2-5 Le potentiel solaire 4
1-3 CONSTITUTION D’UN PANNEAU SOLAIRE 5
1-3-1 Les cellules solaires 5
1-3-2 Les modules solaires photovoltaïques 11
1-3-3 Rendement 13
1-4 EFFET DE L’ENSOLEILLEMENT ET DE LA TEMPERATURE 14
1-5 CLASSIFICATION DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 15
1-6 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 16
1-7 CONCLUSION 17
Chapitre 2 : Systèmes de Pompage Photovoltaïque
2-1 INTRODUCTION 18
2-2 CARACTERISTIQUES GENERALES 18
2-3 LES PERTES DE CHARGE 19
2-3-1 Pertes de charge linéaires 20
2-3-2 Pertes de charge singulières 20
2-4 LES TYPES DE POMPES 21
2-4-1 La pompe volumétrique 21

2-4-2 La pompe centrifuge 22
2-4-3 Choix d’une pompe 23
2-5 MOTEUR ELECTRIQUE 23
2-5-1 Moteur à courant continu 24
2-5-2 Moteur à courant alternatif 25
2-6 CONFIGURATIONS D’UN SYSTEME DE POMPAGE PHOTOVOLTAIQUE 26
2-7 RENDEMENT D’UN SYSTEME DE POMPAGE PHOTOVOLTAIQUE 27
2-8 CONVERTISSEUR STATIQUE CC/CC 28
2-8-1 Hacheur dévolteur 28
2-8-2 Hacheur survolteur 29
2-8-3 Hacheur dévolteur-survolteur 31
2-9 CONCLUSION 32
Chapitre 3 : Énergie Solaire
3-1 INTRODUCTION 33
3-2 RESSOURCE SOLAIRE 33
3-3 TRAJECTOIRE DU SOLEIL 34
3-4 ORIENTATION ET INCLINAISON 35
3-5 ROLE DE L’ATMOSPHERE 36
3-6 MESURE DU RAYONNEMENT SOLAIRE 37
3-7 INTERFACE D’ACQUISITION D’ENSOLEILLEMENT ET DE LA TEMPERATURE 38
3-8 CONCLUSION 41
Chapitre 4 : Poursuite du Point de Puissance Maximale
4-1 INTRODUCTION 42
4-2 LES METHODES INDIRECTES 42
4-2-1 Méthode d’ajustement de courbe 42
4-2-2 Méthode se basant sur la table des caractéristiques 42

4-2-3 Méthode se basant sur la tension de circuit ouvert 43
4-2-4 Méthode se basant sur le courant de court-circuit 44
4-2-5 Méthode de la cellule pilote 44
4-3 LES METHODES DIRECTES 44
4-3-1 Méthodes d’échantillonnage 44
4-3-2 Méthode de l’oscillation forcée 52
4-3-3 Méthodes basées sur l’intelligence artificielle 53
4-3-4 Méthode de commutation de modules photovoltaïques 56
4-4 CONCLUSION 56
Chapitre 5 : Simulation et Réalisation Pratique
5-1 INTRODUCTION 58
5-2 MODÉLISATION DU SYSTÈME DE POMPAGE D’EAU 58
5-2-1 Modélisation du générateur photovoltaïque 58
5-2-2 Modélisation du convertisseur statique 63
5-2-3 Mécanisme de poursuite du point de puissance maximale 65
5-2-4 Modélisation de la partie moteur-pompe 66
5-3 METHODES DE POURSUITE DU POINT DE PUISSANCE MAXIMALE 71
5-3-1 Méthode de poursuite basée sur la vitesse 71
5-3-2 Méthode de poursuite basée sur la pression 72
5-3-3 Méthode de poursuite basée sur la tension du générateur photovoltaïque 73
5-3-4 Structure de l’algorithme de pompage d’eau 76
5-4 RESULTATS DE SIMULATION 78
5-4-1 Couplage direct 78
5-4-2 Résultats de poursuite du point PPM 83
5-4-3 Comparaison entre les systèmes de pompage avec et sans poursuite du PPM
87
5-4-4 Résultats de poursuite avec une température variable 92
5-5 RESULTATS PRATIQUES 95

5-6 CONCLUSION 101
CONCLUSION GENERALE
103
ANNEXE 1:
Caractéristiques du module photovoltaïque LA361K51 105
ANNEXE 2:
Installation photovoltaïque 108
ANNEXE 3:
Les capteurs et les différentes cartes électroniques 112